核壳结构荧光微球及其制备方法和应用的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种核壳结构荧光微球，包括分散有荧光染料的高分子内核，以及由二氧化硅材料制成的厚度均一的外壳，所述高分子内核的直径为10～10000nm，所述外壳厚度为5～1000nm，所述高分子内核主要由高分子材料组成，所述荧光染料为苝类及其衍生物、芘类及其衍生物、芴类及其衍生物、三芳基氨基及衍生物、吡唑并喹啉及其衍生物、三芳基硼类及其衍生物和含DCM结构类染料中的一种或多种。本发明还公开了该核壳结构荧光微球的制备方法和应用。本发明核壳结构荧光微球粒径均一、生物相容性好、荧光性能优良，是一种可用于生物标记的材料。
【专利说明】核壳结构荧光微球及其制备方法和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及有机光功能材料【技术领域】，具体涉及一种核壳结构荧光微球，其制备方法，以及该核壳结构荧光微球在生物检测、荧光标记、特种油墨、流体分析和光子晶体中的应用。
【背景技术】
[0002]荧光成像、荧光标记和荧光示踪的核心在于拥有发光效率高、稳定性好、环境惰性、无毒性以及方便制备的荧光材料。传统的无机荧光化合物和量子点具有很好的荧光稳定性，但是一般存在消光系数低等问题；而一些有机/有机金属配合物具有消光系数大，荧光量子效率高等优点，但是其发光普遍受外界条件如溶剂、热、电、磁等环境和介质的影响。并且绝大多数的荧光染料对被标记的活体样品具有一定毒性，因此极大的限制了其在检测方面的应用。将荧光染料分散在纳米或微米的聚合物小球内部制备得到荧光微球，不易受光漂白作用和其他环境因素的影响，并且载体可以选择无毒性材料，从而克服荧光染料自身的毒性问题。此外，荧光微球的载体也可以选择具有特殊官能团的材料，按需要对其进行修饰或链接。目前，荧光微球已经在标准计量、免疫医学、生物化学、分析化学、尤其是生物医学领域得到很好的应用。
[0003]荧光染料一般可以通过吸附法、化学键合法、共聚法、包覆法等四种方式负载到粒子上，制备得到荧光微球。其中，吸附法制备的荧光微球染料分子易脱落，共聚法和化学键合法需对一般染料分子进行特定修饰，合成过程复杂而且不易控制，其应用受到极大的限制。比较而言，包覆法在微球形成过程中通过微胶囊化深度包埋染料分子，适用于大多数染料且负载稳定，是制备荧光微球理想的方法。
[0004]目前，已经有一些专利和文献报道利用高分子包覆荧光染料的实例。所有包覆的荧光染料基本是最为传统 的有机荧光染料，如罗丹明类、香豆素类以及BODIPY类等，这些荧光染料都存在共同的缺点，即斯托克斯位移小，浓度淬灭现象严重，这就限制了荧光染料掺杂的浓度和荧光微球的亮度。此外，高分子包覆的荧光微球在对高分子有一定溶解性的介质中会发生溶胀、荧光染料溶出等问题，破坏了荧光微球的稳定性。
[0005]二氧化硅材料的机械性能、热稳定性和化学惰性以及生物相容性使得它一直都是科学【技术领域】研究的热点，并已经在生物医药和免疫测定中得到了广泛应用。但是目前二氧化硅荧光微球通常是先制备得到二氧化硅种子微球，然后将染料分子接枝在微球表面。这种方法制备的荧光微球因染料分子的自淬灭作用使得发光强度很低。另外一种方式是将染料与二氧化硅的单体反应，然后再聚合得到二氧化硅荧光微球，但是这种方法制备的二氧化硅微球的粒径均匀性难以保证，而且能够与单体反应的染料需要提前做相应的修改，且能够接枝的染料种类少，制备麻烦。因此，如何方便、便宜地制备发光强度高、发光光谱范围宽且粒径均一的二氧化硅荧光微球一直是荧光材料领域的研究重点。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于解决上述现有技术的缺陷，提供一种突光売度闻、光热稳定性好、粒径均一的核壳结构突光微球及其制备方法和应用。
[0007]本发明采用以下技术方案:
[0008]—种核壳结构突光微球,所述突光微球为实心核壳结构，包括分散有突光染料的高分子内核，以及由二氧化硅材料制成的厚度均一的外壳，所述高分子内核的直径为10~1000Onm,所述外壳厚度为5~1000nm,外壳总体直径为20~12000nm,所述高分子内核主要由高分子材料组成，所述高分子材料为聚苯乙烯类及其共聚物和聚丙烯酸酯类及其共聚物中的一种或多种，所述荧光染料为茈类及其衍生物、芘类及其衍生物、芴类及其衍生物、三芳基氨基及衍生物、吡唑并喹啉及其衍生物、三芳基硼类及其衍生物和含DCM结构类染料中的一种或多种，所述荧光微球中荧光染料的含量为0.001重量％~20.000重量％。
[0009]在上述核壳结构突光微球中，优选的是，所述高分子内核的直径为20~5000nm。
[0010]在上述核壳结构荧光微球中，优选的是，所述外壳厚度为5~lOOnm。
[0011]—种核壳结构突光微球的制备方法，包括以下步骤:(I)制备第一高分子内核:取0.01~10.00重量份表面活性剂溶于100重量份水中，优选为0.1~1.0重量份表面活性剂，然后加入溶有偶氮二异丁基脒盐酸盐的高分子单体，超声波分散5~15分钟，均匀分散后，通氮气15分钟~2小时置换体系内的空气，然后升温至60~80°C，进行搅拌，搅拌速率为100~800r/min，在氮气保护下反应12至14小时。将制得的高分子内核用甲醇或乙醇离心分离3~5次，洗去未反应的高分子单体以及表面活性剂，冷冻干燥，即得到第一高分子内核；(2)制备分散有突光染料的第二高分子内核:将0.1~20.0重量份第一高分子内核、O~5重量份乳化剂和100份水混合,超声波分散0.5~5小时,形成均匀稳定的第一悬浊液，将荧光染料溶解于良溶剂(所述良溶剂为丙酮、丁酮、甲基四氢呋喃和乙基四氢呋喃中的一种或多种)中形成第一溶液，所述第一溶液中荧光染料含量为0.001重量％~20.000重量％，然后将所述第一溶液加入到所述第一悬浊液中，控制反应温度为O~50°C并搅拌10分钟~24小时，搅拌速率为50~1000r/min，然后取出第一高分子内核，洗净，洗去未包覆的染料分子和乳化剂，冷冻干燥即可得到分散有荧光染料的第二高分子内核；(3) 二氧化硅包覆第二高分子内核:将第二高分子内核溶解到甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中形成第二悬浊液，所述第二悬浊液中第二高分子内核含量为0.1重量％~20.0重量％，控制第二悬浊液温度为O~50°C并以100~1000r/min的速率搅拌第二悬浊液，待第二悬浊液温度保持稳定不变后向其中加入氨水调节pH至8~11，然后再滴加重量为第二高分子内核0.01%~40.00%的正硅酸烷基酯，滴加完毕后继续以100~1000r/min的速率搅拌I~6小时，离心分离，经乙醇和水洗涤，冷冻干燥后即得到核壳结构荧光微球。
[0012]在上述核壳结构荧光微球的制备方法中，优选的是，所述表面活性剂为聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基硫酸钠和十二烷基苯磺酸钠中的一种或多种。
[0013]在上述核壳结构荧光微球的制备方法中，优选的是，所述高分子单体为苯乙烯、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一种或多种。
[0014]在上述核壳结构荧光微球的制备方法中，优选的是，所述乳化剂为丙烯酸Pluronic F127、马来酸酐-丙烯酸共聚物和马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物中一种或多种。
[0015]在上述核壳结构荧光微球的制备方法中，优选的是，所述荧光染料为茈类及其衍生物、芘类及其衍生物、芴类及其衍生物、三芳基氨基及衍生物、吡唑并喹啉及其衍生物、三芳基硼类及其衍生物和含DCM结构类染料中一种或多种。
[0016]在上述核壳结构突光微球的制备方法中，优选的是,所述正娃酸烷基酯为正娃酸甲酯、正娃酸乙酯、正娃酸丙酯和正娃酸丁酯中一种或多种。
[0017]本发明还提供了将本发明的核壳结构荧光微球在生物检测、荧光标记、特种油墨、流体分析和光子晶体中的应用。
[0018]本发明的效果和优点:
[0019]1、本发明核壳结构荧光微球的制备方法，由荧光量子效率高、浓度淬灭较弱的荧光染料均匀分散在高分子内核中，然后用二氧化硅包覆而成，吸纳了二者在各自领域的优点，所制备的荧光微球粒径均一(分散性小于5%)、生物相容性好、荧光性能优良(荧光量子效率大于40%)，是一种可用于生物标记的材料，应用前景良好。
[0020]2、 本发明核壳结构荧光微球的制备方法中，高分子内核的粒径可通过改变高分子单体、引发剂和反应温度来控制；高分子微球中染料的含量可以通过对荧光染料和高分子微球的比例来控制，二氧化硅壳层厚度可通过调整正硅酸烷基酯、氨水和醇的比例来控制。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1为实施例一纳米核壳结构突光微球的结构意图；
[0022]图2为实施例一包覆DCJTB、粒径为300nm高荧光性能纳米微球荧光光谱PL图；
[0023]图3为与图2相同浓度的DCJTB分散在苯乙烯中荧光光谱PL图；
[0024]图4为实施例一包覆DCJTB、粒径为300nm高荧光性能纳米微球分散在水、乙醇、丙酮、THF、甲苯、正己烷中与DCJTB在相同溶液、相同浓度下的荧光光谱PL图；
[0025]图5为实施例一包覆DCJTB、粒径为300nm高荧光性能纳米微球在甲苯中浸泡前的SEM照片；
[0026]图6为实施例一包覆DCJTB、粒径为300nm高荧光性能纳米微球在甲苯中浸泡I天后的SEM照片；
[0027]图7为实施例一包覆DCJTB、粒径为300nm高荧光性能纳米微球荧光共聚焦显微镜图像；
[0028]图8为实施例二中包覆DCJTB、粒径为440nm微球在甲苯中浸泡前的SEM照片；
[0029]图9为实施例二中包覆DCJTB、粒径为440nm微球在甲苯中浸泡I天后的SEM照片。
【具体实施方式】
[0030]荧光光谱PL图是由日立F7500荧光仪器测量所得，SEM照片由日立s-4800所测得，荧光共聚焦显微镜图由奥林巴斯共聚焦显微镜FV300所测得。
[0031]实施例一:(I)制备第一高分子内核:取IOOmL纯净水，将10克精馏过的苯乙烯、1.5克PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和0.26克AIBN (偶氮二异丁腈)加入到装有搅拌器、温度计和冷凝器的250mL三口烧瓶中，超声波分散10分钟，氮气保护条件下搅拌I小时，搅拌速率设定为450r/min，然后缓慢升温到70°C，继续反应12小时，将温度降低到室温后停止搅拌，撤掉氮气，将产品离心分离并用乙醇充分洗涤，冷冻干燥，即得到粒径为240nm的第一高分子内核，且单分散度低于5%。
[0032](2)制备分散有荧光染料的第二高分子内核:取所制备的第一高分子内核2克、20mL纯净水、0.8克丙烯酸Pluronic F127加入到50mL的单口烧瓶中，然后超声I小时使之均匀分散形成稳定的悬浊液。取40毫克DCJTB (中文名为:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，1,7, 7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)溶解于8mL四氢呋喃中，然后加入到所制备的悬浊液中，搅拌速率设定为200r/min，并在25°C条件下继续搅拌4小时，然后将产品离心，用乙醇充分洗涤，冷冻干燥即可得到分散有荧光染料的第二高分子内核，染料占整个高分子内核1.4重量％。
[0033](3) 二氧化硅包覆第二高分子内核:取第二高分子内核I克，分散到IOmL的无水乙醇中，搅拌速率设定在400r/min，将体系缓慢升温到50°C，待温度完全恒定后向其中加入25%氨水直到体系的pH=8.6，然后向其中滴加150 μ L正硅酸乙酯，滴加速率为3秒一滴，滴加完毕后继续搅拌4小时，然后将产品离心分离，经乙醇和水洗涤，冷冻干燥后即可得到具有核壳结构的突光微球，微球表面光滑，单分散度低于5%,粒径为300nm。其发光光谱范围在550nm~680nm之间。
[0034]图1为实施例一核壳结构突光微球的结构不意图。
[0035]图2为实施例一包覆DCJTB、粒径为300nm荧光微球荧光光谱PL图。图3为与图
2相同浓度的DCJTB分散在苯乙烯中荧光光谱PL图。比较图2、图3，说明所得的复合微球荧光强度很高，与 分散在苯乙烯中同浓度的DCJTB相比，荧光强度基本一致。
[0036]图4为实施例一包覆DCJTB、粒径为300nm荧光微球分散在水、乙醇、丙酮、THF、甲苯、正己烷中与DCJTB在相同溶液、相同浓度下的荧光光谱PL图，图中多条线重合到一起，说明包覆了的荧光微球的发光不受外界环境的影响，说明溶剂对包覆过后的DCJTB荧光没有影响，DCJTB也没有发生渗出问题。
[0037]图5为实施例一包覆DCJTB、粒径为300nm高荧光性能纳米微球在甲苯中浸泡前的SEM照片。图6为实施例一包覆DCJTB、粒径为300nm高荧光性能纳米微球在甲苯中浸泡I天后的SEM照片。比较图4、图5可以看出，其粒径未发生明显改变，说明浸泡并没有使之溶胀。
[0038]图7为实施例一包覆DCJTB、粒径为300nm高荧光性能纳米微球荧光共聚焦显微镜图像。实施例二:(I)制备第一高分子内核:取IOOmL纯净水，将20克精馏过的苯乙烯、1.5克PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和0.26克AIBN (偶氮二异丁腈)加入到装有搅拌器、温度计和冷凝器的250mL三口烧瓶中，超声波分散5分钟，氮气保护条件下搅拌1.5小时，搅拌速率设定为450r/min，然后缓慢升温到70°C，继续反应12小时，将温度降低到室温后停止搅拌，撤掉氮气，将产品离心分离并用乙醇充分洗涤，冷冻干燥，即得到粒径为350nm的第一高分子内核，且单分散度低于5%。
[0039](2)制备分散有荧光染料的第二高分子内核:取所制备的第一高分子内核2.5克、20mL纯净水、0.8克丙烯酸Pluronic F127加入到50mL的单口烧瓶中，然后超声I小时使之均匀分散形成稳定的悬浊液。取60毫克DCJTB (中文名为:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，1,7, 7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)溶解于8mL丙酮中，然后加入到所制备的悬浊液中，搅拌速率设定为200r/min，并在25°C条件下继续搅拌4小时，然后将产品离心，用乙醇充分洗涤，冷冻干燥即可得到分散有荧光染料的第二高分子内核，染料占整个闻分子内核1.6重量％。
[0040](3) 二氧化硅包覆第二高分子内核:取第二高分子内核I克，分散到IOmL的无水乙醇中，搅拌速率设定在400r/min，将体系缓慢升温到50°C，待温度完全恒定后向其中加入25%氨水直到体系的pH=9，然后向其中滴加400 μ L正硅酸乙酯，滴加速率为3秒一滴，滴加完毕后继续搅拌4小时，然后将产品离心分离，经乙醇和水洗涤，冷冻干燥后即可得到具有核壳结构的突光微球，微球表面光滑，单分散度低于5%,粒径为440nm。其发光光谱范围在550nm~680nm之间。经测试，粒径为440nm微球的荧光光谱PL与实施例一中粒径为300nm微球的荧光光谱图相同。图8为实施例二中包覆DCJTB、粒径为440nm微球在甲苯中浸泡前的SEM照片，图9为实施例二中包覆DCJTB、粒径为440nm微球在甲苯中浸泡I天后的SEM照片，其粒径未发生明显改变，说明浸泡并没有使之溶胀。
[0041]实施例三:(I)制备第一高分子内核:取IOOmL纯净水，将20克精馏过的苯乙烯、1.5克PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和0.20克AIBN (偶氮二异丁腈)加入到装有搅拌器、温度计和冷凝器的250mL三口烧瓶中，超声波分散15分钟，氮气保护条件下搅拌I小时，搅拌速率设定为480r/min，然后缓慢升温到70°C，继续反应12小时，将温度降低到室温后停止搅拌，撤掉氮气，将产品离心分离并用乙醇充分洗涤，冷冻干燥，即得到粒径为460nm的第一高分子内核，且单分散度低于5%。
[0042](2)制备分散有荧光染料的第二高分子内核:取所制备的第一高分子内核4.0克、20mL纯净水、0.8克丙烯酸Pluronic F127加入到50mL的单口烧瓶中，然后超声I小时使之均匀分散形成稳定的悬浊液。取70毫克DCJTB (中文名为:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，1，7，7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)(光染料)溶解于IOmL甲基四氢呋喃中，然后加入到所制备的悬浊液中，搅拌速率设定为200r/min，并在25°C条件下继续搅拌4小时，然后将产品离心，用乙醇充分洗涤，冷冻干燥即可得到分散有荧光染料的第二高分子内核，染料占整个高分子内核1.2重量％。
[0043](3) 二氧化硅 包覆第二高分子内核:取第二高分子内核I克，分散到IOmL的无水乙醇中，搅拌速率设定在400r/min，将体系缓慢升温到50°C，待温度完全恒定后向其中加入25%氨水直到体系的pH=8.6，然后向其中滴加700 μ L正硅酸乙酯，滴加速率为3秒一滴，滴加完毕后继续搅拌4小时，然后将产品离心分离，经乙醇和水洗涤，冷冻干燥后即可得到具有核壳结构的突光微球，微球表面光滑，单分散度低于5%,粒径为610nm。其发光光谱范围在550nm~680nm之间。经测试，粒径为610nm微球的荧光光谱PL与实施例一中粒径为300nm微球的荧光光谱图相同。
[0044]实施例四:(I)制备第一高分子内核:取IOOmL纯净水，将10克精馏过的甲基丙烯酸酯、1.5克十二烷基硫酸钠和0.26克AIBA (偶氮二异丁基脒盐酸盐)加入到装有搅拌器、温度计和冷凝器的250mL三口烧瓶中，超声波分散10分钟，氮气保护条件下搅拌I小时，搅拌速率设定为450r/min，然后缓慢升温到70°C，继续反应12小时，将温度降低到室温后停止搅拌，撤掉氮气，将产品离心分离并用甲醇充分洗涤，冷冻干燥，即得到粒径为240nm的第一高分子内核，且单分散度低于5%。
[0045](2)制备分散有荧光染料的第二高分子内核:取所制备的第一高分子内核2克、20mL纯净水、0.8克马来酸酐-丙烯酸共聚物加入到50mL的单口烧瓶中，然后超声I小时使之均匀分散形成稳定的悬浊液。取40毫克DCM (1，4-( 二氰基亚甲基)-2-甲基-6-(4-二甲基氨基苯乙烯基)-4H-吡喃)溶解于SmL乙基四氢呋喃中，然后加入到所制备的悬浊液中，搅拌速率设定为400r/min，并在25°C条件下继续搅拌4小时，然后将产品离心，用乙醇充分洗涤，冷冻干燥即可得到分散有荧光染料的第二高分子内核，染料占整个高分子内核
1.4重量％。
[0046](3) 二氧化硅包覆第二高分子内核:取第二高分子内核I克，分散到IOmL的无水乙醇中，搅拌速率设定在400r/min (100-1000)，将体系缓慢升温到50°C，待温度完全恒定后向其中加入25%氨水直到体系的pH=8.6，然后向其中滴加150 μ L正硅酸甲酯，滴加速率为3秒一滴，滴加完毕后继续搅拌4小时，然后将产品离心分离，经乙醇和水洗涤，冷冻干燥后即可得到具有核壳结构的突光微球，微球表面光滑，单分散度低于5%,粒径为300nm。其发光光谱范围在550nm~680nm之间。经测试，实施例四中粒径为300nm微球的荧光光谱PL与实施例一中粒径为300nm微球的荧光光谱图相同。
[0047]实施例五:(1)制备第一高分子内核:取IOOmL纯净水，将10克精馏过的丙烯酸酯、1.5克十二烷基苯磺酸钠和0.26克AIBN (偶氮二异丁腈)加入到装有搅拌器、温度计和冷凝器的250mL三口烧瓶中，超声波分散10分钟，氮气保护条件下搅拌I小时，搅拌速率设定为450r/min，然后缓慢升温到70°C，继续反应12小时，将温度降低到室温后停止搅拌，撤掉氮气，将产品离心分离并用甲醇充分洗涤，冷冻干燥，即得到粒径为240nm的第一高分子内核，且单分散度低于5%。
[0048](2)制备分散有荧光染料的第二高分子内核:取所制备的第一高分子内核2克、20mL纯净水、0.8克马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物加入到50mL的单口烧瓶中，然后超声I小时使之均匀分散形成稳定的悬浊液。取40毫克DCJTB(中文名为:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，I, 7，7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)溶解于SmL 丁酮中，然后加入到所制备的悬浊液中，搅拌速率设定为200r/min，并在25°C条件下继续搅拌4小时，然后将产品离心，用乙醇充分洗涤，冷冻干燥即可得到分散有荧光染料的第二高分子内核，染料占整个高分子内核1.4重量％。
`[0049](3) 二氧化硅包覆第二高分子内核:取第二高分子内核I克，分散到IOmL的无水乙醇中，搅拌速率设定在400r/min，将体系缓慢升温到50°C，待温度完全恒定后向其中加入25%氨水直到体系的pH=8.6，然后向其中滴加150 μ L正硅酸丙酯，滴加速率为3秒一滴，滴加完毕后继续搅拌4小时，然后将产品离心分离，经乙醇和水洗涤，冷冻干燥后即可得到具有核壳结构的突光微球，微球表面光滑，单分散度低于5%,粒径为300nm。其发光光谱范围在550nm~680nm之间。经测试，实施例五中粒径为300nm微球的荧光光谱PL与实施例一中粒径为300nm微球的荧光光谱图相同。
[0050]实施例六:按所述的相同步骤重复进行实施例1，但是(3) 二氧化硅包覆第二高分子内核中的正硅酸乙酯替换为正硅酸丁酯。制得第一高分子内核粒径为240nm，染料占整个高分子内核1.4重量％，制得荧光微球表面光滑，粒径为300nm，单分散度低于5%，其发光光谱范围在550nm~680nm之间。
[0051]实施例七:(I)制备第一高分子内核:取IOOmL纯净水，将15克精馏过的苯乙烯、
0.1克PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和0.3克AIBN (偶氮二异丁腈)加入到装有搅拌器、温度计和冷凝器的250mL三口烧瓶中，超声波分散5分钟，氮气保护条件下搅2小时，搅拌速率设定为200r/min，然后缓慢升温到80°C，继续反应14小时，将温度降低到室温后停止搅拌，撤掉氮气，将产品离心分离并用甲醇充分洗涤，冷冻干燥，即得到粒径为260nm的第一高分子内核，且单分散度低于5%。
[0052](2)制备分散有荧光染料的第二高分子内核:取所制备的第一高分子内核4克、20mL纯净水、I克丙烯酸Pluronic F127加入到50mL的单口烧瓶中，然后超声2小时使之均匀分散形成稳定的悬浊液。取50毫克DCJTB (中文名为:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，1,7, 7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)溶解于8mL四氢呋喃中，然后加入到所制备的悬浊液中，搅拌速率设定为800r/min，并在35条件下继续搅拌3小时，然后将产品离心，用乙醇充分洗涤，冷冻干燥即可得到分散有荧光染料的第二高分子内核，染料占整个高分子内核1.5重量％。
[0053](3) 二氧化硅包覆第二高分子内核:取第二高分子内核2克，分散到IOmL的无水乙醇中，搅拌速率设定在lOOr/min，将体系缓慢升温到20°C，待温度完全恒定后向其中加入25%氨水直到体系的pH=ll，然后向其中滴加800μ L正硅酸乙酯，滴加速率为3秒一滴，滴加完毕后继续搅拌6小时，然后将产品离心分离，经乙醇和水洗涤，冷冻干燥后即可得到具有核壳结构的突光微球，微球表面光滑，单分散度低于5%,粒径为310nm。其发光光谱范围在550nm~680nm之间。经测试，粒径为310nm微球的荧光光谱PL与实施例一中粒径为300nm微球的荧光光谱图相同。
[0054]实施例八:(I)制备第一高分子内核:取IOOmL纯净水，将5克精馏过的苯乙烯、3克PVP (聚乙烯吡咯烷酮)和0.36克AIBA (偶氮二异丁基脒盐酸盐)加入到装有搅拌器、温度计和冷凝器的250mL三口烧瓶中，超声波分散20分钟，氮气保护条件下搅拌0.5小时，搅拌速率设定为350r/min，然后缓慢升温到60°C，继续反应13小时，将温度降低到室温后停止搅拌，撤掉氮气，将产品离心分离并用乙醇充分洗涤，冷冻干燥，即得到粒径为540nm的第一高分子内核，且单分散度低于5%。
[0055](2)制备分散有荧光`染料的第二高分子内核:取所制备的第一高分子内核2克、20mL纯净水、0.8克丙烯酸Pluronic F127加入到50mL的单口烧瓶中，然后超声5小时使之均匀分散形成稳定的悬浊液。取50毫克DCJTB (中文名为:4-( 二氰乙烯基)-2-叔丁基-6-(1，I, 7，7-四甲基久落尼定基-4-乙烯基)-4H-吡喃)溶解于IOmL四氢呋喃中，然后加入到所制备的悬浊液中，搅拌速率设定为500r/min，并在15°C条件下继续搅拌10小时，然后将产品离心，用乙醇充分洗涤，冷冻干燥即可得到分散有荧光染料的第二高分子内核，染料占整个高分子内核1.6重量％。
[0056](3) 二氧化硅包覆第二高分子内核:取第二高分子内核I克，分散到IOmL的无水乙醇中，搅拌速率设定在1000r/min，将体系缓慢升温到50°C，待温度完全恒定后向其中加入25%氨水直到体系的pH=8，然后向其中滴加150 μ L正硅酸乙酯，滴加速率为3秒一滴，滴加完毕后继续搅拌4小时，然后将产品离心分离，经乙醇和水洗涤，冷冻干燥后即可得到具有核壳结构的突光微球，微球表面光滑，单分散度低于5%,粒径为600nm。其发光光谱范围在550nm~680nm之间。经测试，粒径为600nm微球的荧光光谱PL与实施例一中粒径为300nm微球的荧光光谱图相同。
[0057]实施例二~八中制备的核壳结构突光微球分散在水、乙醇、丙酮、THF、甲苯、正己烷中与染料在相同溶液、相同浓度下的荧光光谱PL图与实施例一中的荧光光谱图(图4)相同。[0058]实施例二~八中制备的核壳结构荧光微球荧光共聚焦显微镜图像与实施一中的荧光共聚焦显微镜图像(图7)相同。
[0059]在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、“实施例”、等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本发明的范围内。
[0060]尽管这里参照本发明的多个解释性实施例对本发明进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变型和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。
【权利要求】
1.一种核壳结构突光微球,其特征在于，所述突光微球为实心核壳结构，包括分散有突光染料的高分子内核，以及由二氧化硅材料制成的厚度均一的外壳，所述高分子内核的直径为10~1000Onm,所述外壳厚度为5~1000nm, 所述高分子内核主要由高分子材料组成，所述高分子材料为聚苯乙烯类及其共聚物和聚丙烯酸酯类及其共聚物中的一种或多种， 所述荧光染料为茈类及其衍生物、芘类及其衍生物、芴类及其衍生物、三芳基氨基及衍生物、吡唑并喹啉及其衍生物、三芳基硼类及其衍生物和含DCM结构类染料中的一种或多种， 所述荧光微球中荧光染料的含量为0.001重量％~20.000重量％。
2.根据权利要求1所述核壳结构荧光微球，其特征在于，所述高分子内核的直径为20 -5000nm。
3.根据权利要求1所述核壳结构突光微球，其特征在于，所述外壳厚度为5~lOOnm。
4.一种核壳结构荧光微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤: (1)制备第一高分子内核:取0.01~10.00重量份表面活性剂溶于100重量份水中，然后加入溶有偶氮二异丁基脒盐酸盐的高分子单体，超声波分散5~15分钟，均匀分散后，通氮气15分钟~2小时置换体系内的空气，然后升温至60~80°C，进行搅拌，搅拌速率为100~800r/min，在氮气保护下反应12至14小时。将制得的高分子内核用甲醇或乙醇离心分离3~5次，洗去未反应的高分子单体以及表面活性剂，冷冻干燥，即得到第一高分子内核； (2)制备分散有荧光染料的第二高分子内核:将0.1~20.0重量份第一高分子内核、O~5重量份乳化剂和100份水混合,超声波分散0.5~5小时,形成均匀稳定的第一悬池液，将荧光染料溶解于良溶剂中形成第一溶液，所述第一溶液中荧光染料含量为0.001重量％~20.000重量％，然后将所述第一溶液加入到所述第一悬浊液中，控制反应温度为O~50°C并搅拌10分钟~24小时，搅拌速率为50~1000r/min，然后取出第一高分子内核，洗净，即可得到分散有荧光染料的第二高分子内核； (3)二氧化硅包覆第二高分子内核:将第二高分子内核溶解到甲醇、乙醇、丙醇或丁醇中形成第二悬浊液，所述第二悬浊液中第二高分子内核含量为0.1重量％~20.0重量％，控制第二悬浊液温度为O~50°C并以100~1000r/min的速率搅拌第二悬浊液，待第二悬浊液温度保持稳定不变后向其中加入氨水调节PH至8~11，然后再滴加重量为第二高分子内核0.01%~40.00%的正硅酸烷基酯，滴加完毕后继续以100~1000r/min的速率搅拌I~6小时，离心分离，经乙醇和水洗涤，冷冻干燥后即得到核壳结构荧光微球。
5.根据权利要求4所述核壳结构突光微球的制备方法,其特征在于，所述表面活性剂为聚乙稀吡略烧丽、十二烷基硫酸纳和十二烷基苯横酸纳中的一种或多种。
6.根据权利要求4所述核壳结构突光微球的制备方法,其特征在于，所述高分子单体为苯乙烯、甲基丙烯酸酯和丙烯酸酯中的一种或多种。
7.根据权利要求4所述核壳结构荧光微球的制备方法，其特征在于，所述乳化剂为丙烯酸Pluronic F127、马来酸酐-丙烯酸共聚物和马来酸酐-苯乙烯磺酸钠共聚物中一种或多种。
8.根据权利要求4所述核壳结构突光微球的制备方法,其特征在于,所述突光染料为茈类及其衍生物、芘类及其衍生物、芴类及其衍生物、三芳基氨基及衍生物、吡唑并喹啉及其衍生物、三芳基硼类及其衍生物和含DCM结构类染料中一种或多种。
9.根据权利要求4所述核壳结构突光微球的制备方法,其特征在于,所述正娃酸烷基酯为正娃酸甲酯、正娃酸乙酯、正娃酸丙酯和正娃酸丁酯中一种或多种。
10.权利要求1~3中任意一项的核壳结构荧光微球在生物检测、荧光标记、特种油墨、流体分析和光子晶体中的应用。`
【文档编号】B01J13/02GK103484101SQ201310424826
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月17日 优先权日:2013年9月17日
【发明者】冯娇, 边莎, 黄辉, 蔡华强 申请人:中国工程物理研究院化工材料研究所, 四川省新材料研究中心