專利名稱：一種熒光-磁性雙編碼微球的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種熒光-磁性雙編碼微球的制備方法，屬于生物分子標(biāo)記技術(shù)領(lǐng) 域。
背景技術(shù)：
隨著生物分析科學(xué)和生物工程技術(shù)的發(fā)展，如何實(shí)現(xiàn)復(fù)雜生物體系中多組分的高 通量檢測(cè)和分選已經(jīng)顯得越來(lái)越重要。熒光編碼微球已經(jīng)成為一個(gè)主要研究的主題。熒光 編碼微球是一種載有兩種或兩種以上的熒光物質(zhì)的新型功能化微球，它能夠從單個(gè)樣品中 進(jìn)行不同生物分子的平行檢測(cè)，能從復(fù)雜目標(biāo)中取得相關(guān)信息，如從多個(gè)蛋白或基因中識(shí) 別靶向目標(biāo)。熒光微球由于在單個(gè)微球中包埋了多種顏色的熒光物質(zhì)，可以對(duì)不同的熒光 微球進(jìn)行光學(xué)編碼。同時(shí)，微球大的比表面積可以更多的捕獲分子，為生物分析提供一個(gè)高 靈敏的平臺(tái)。其在許多領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景，如免疫分析，基因、蛋白的標(biāo)識(shí)和檢測(cè)以 及細(xì)胞分類和成像。量子點(diǎn)由于具備一元激發(fā)、多元發(fā)射等優(yōu)越的熒光性能，而在光學(xué)編碼方面具有 廣泛的應(yīng)用前景。目前，基于量子點(diǎn)的光學(xué)編碼微球的制備方法主要有懸浮聚合法、溶脹包 埋法和層層自組裝法。其中，層層自組裝法由于其操作簡(jiǎn)單、具有較好的可控性而被廣泛的 應(yīng)用。但是，在實(shí)際分析過(guò)程中，我們往往不僅要實(shí)現(xiàn)多個(gè)組分的同時(shí)檢測(cè)，還要對(duì)檢測(cè) 組分進(jìn)行梯度分離，這就對(duì)編碼微球的多功能性提出了要求。因此，制備熒光-磁性雙編碼 微球是實(shí)現(xiàn)多組分同時(shí)檢測(cè)和分離的關(guān)鍵。中國(guó)專利“氨基功能化雙核殼結(jié)構(gòu)磁性熒光編碼微球的制備方法”(申請(qǐng)?zhí)?20091006 6652)公開了一種氨基功能化的雙核殼結(jié)構(gòu)的磁性熒光編碼微球的制備方法。其 是在反相微乳液中將兩種具有不同熒光顏色的半導(dǎo)體量子點(diǎn)與超順磁性的氧化鐵納米粒 子包埋到同一二氧化硅納米粒子中，形成一種粒度在40 100 nm之間、熒光強(qiáng)度大、穩(wěn)定 性高的氨基功能化的磁性熒光編碼微球。通過(guò)改變不同熒光顏色的量子點(diǎn)的種類和比例來(lái) 調(diào)整微球的熒光位置和強(qiáng)度，實(shí)現(xiàn)了不同的熒光編碼。超順磁性四氧化三鐵的加入，使微球 在外加磁場(chǎng)的作用下，能夠迅速地靶向聚集和移動(dòng)。通過(guò)對(duì)微球表面進(jìn)行氨基修飾，其能夠 廣泛地應(yīng)用在免疫學(xué)檢測(cè)、核酸雜交、基因分析、細(xì)胞分類與成像等領(lǐng)域。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種新的熒光-磁性雙編碼微球的制備方法。為了實(shí)現(xiàn)熒光_磁性雙編碼微球的制備，本發(fā)明以聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米 微球?yàn)槟０?，通過(guò)層層自組裝的方法將熒光量子點(diǎn)和磁性納米Y -Fe2O3組裝到微球表面， 通過(guò)調(diào)控包被過(guò)程中量子點(diǎn)的種類或兩種納米粒子的包被量，得到不同熒光發(fā)射和磁響應(yīng)能力的雙編碼微球；具體地依次包括如下步驟
①采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米微球， 并依次用水合胼和丁二酸酐將表面氨基改造為羧基；
②利用I-乙基-3_(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺/N-琥珀酰亞胺(EDC/NHS)活化法在 羧基化微球表面組裝一層聚乙烯亞胺(PEI)；
③除去未反應(yīng)的聚乙烯亞胺，然后在正己醇中，利用金屬元素與氮的配位作用，將量子 點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3組裝到微球表面；
④除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3，然后在微球表面組裝第二層聚乙烯亞
胺；
⑤重復(fù)步驟③一④；
⑥在聚乙烯吡咯烷酮的作用下，在微球表面包被Si02。具有附加技術(shù)特征的進(jìn)一步的技術(shù)方案是
上述技術(shù)方案中，步驟2中所述的組裝聚乙烯亞胺具體為取羧基化的微球，加入聚乙 烯亞胺，再加入1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺和N-琥珀酰亞胺，室溫下反應(yīng)12 小時(shí)。上述技術(shù)方案中，步驟3中所述的除去未反應(yīng)的聚乙烯亞胺具體為依次用NaCl溶 液和超純水離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌脫去微球表面附著的水。上述技術(shù)方案中，步驟3中所述的將量子點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3組裝到微球表面 具體為取量子點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3用乙醇沉淀后，用正己醇分散，加入微球的正已醇分 散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)。上述技術(shù)方案中，步驟4中所述的除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3具體 為反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)或磁性納米Y -Fe2O3，再依次 用乙醇和超純水洗滌。上述技術(shù)方案中，步驟4中所述的在微球表面組裝第二層聚乙烯亞胺具體為將除 去未反應(yīng)的量子點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3的微球分散于聚乙烯亞胺溶液中，室溫下在搖床 上反應(yīng)2小時(shí)。上述技術(shù)方案中，步驟5中可任意調(diào)配量子點(diǎn)的種類或兩種納米粒子的包被量。上述技術(shù)方案中，步驟6中所述的在微球表面包被SiO2的過(guò)程具體為向用超純水 和乙醇依次洗滌后的微球中加入聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的乙醇溶液，反應(yīng)12-24小時(shí)；然后 向反應(yīng)液中加入氨水和四乙氧基硅氧烷(TEOS)的乙醇溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)12小時(shí) 后再次滴加四乙氧基硅氧烷的乙醇溶液，繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷 (APTES)的乙醇溶液，反應(yīng)過(guò)夜。本發(fā)明通過(guò)簡(jiǎn)單的控制包被過(guò)程中量子點(diǎn)的種類或兩種納米粒子的包被量，從而 得到不同熒光發(fā)射和磁響應(yīng)能力的雙編碼微球。該方法具有較好的可控性和較高的可重復(fù) 性，制備得到的編碼微球粒徑均一、單分散性好，且可大量重復(fù)制備。本發(fā)明可更廣泛地應(yīng) 用于化學(xué)、生物和材料科學(xué)等領(lǐng)域。


圖1本發(fā)明制備熒光-磁性雙編碼微球的流程示意圖。
圖2本發(fā)明實(shí)施例1、2、3所制備的同時(shí)在單層組裝不同熒光發(fā)射的量子點(diǎn)的微 球的熒光光譜。圖3本發(fā)明實(shí)施例4、5、6所制備的組裝了多層不同熒光發(fā)射的量子點(diǎn)的微球的 熒光光譜。圖4本發(fā)明實(shí)施例7、8、9所制備的組裝(a) —層、(b)兩層、(c)三層磁性納米 Y-Fe2O3的微球的磁滯回線。圖5本發(fā)明實(shí)施例10、11、12所制備的同時(shí)組裝多層量子點(diǎn)和磁性納米Y-Fe2O3 的微球的熒光光譜。圖6本發(fā)明實(shí)施例10所制備的同時(shí)組裝了量子點(diǎn)和磁性納米Y -Fe2O3的微球的 透射電子顯微鏡照片。圖7本發(fā)明實(shí)施例13所制備的對(duì)同時(shí)組裝了量子點(diǎn)和磁性納米Y -Fe2O3的微球 硅烷化后的透射電子顯微鏡照片。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明以聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米微球?yàn)槟０澹ㄟ^(guò)層層自組裝的方法將熒 光量子點(diǎn)和磁性納米Y-Fe2O3組裝到微球表面，通過(guò)調(diào)控包被過(guò)程中量子點(diǎn)的種類或兩種 納米粒子的包被量，得到不同熒光發(fā)射和磁響應(yīng)能力的雙編碼微球；具體地依次包括如下 步驟
①采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米微球， 并依次用水合胼和丁二酸酐將表面氨基改造為羧基；
②利用I-乙基-3_(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺/N-琥珀酰亞胺(EDC/NHS)活化法在 羧基化微球表面組裝一層聚乙烯亞胺(PEI)；
③除去未反應(yīng)的聚乙烯亞胺，然后在正己醇中，利用金屬元素與氮的配位作用，將量子 點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3組裝到微球表面；
④除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3，然后在微球表面組裝第二層聚乙烯亞
胺；
⑤重復(fù)步驟③一④；
⑥在聚乙烯吡咯烷酮的作用下，在微球表面包被Si02。下面通過(guò)實(shí)施例對(duì)熒光_磁性雙編碼納米微球的制備方法作詳細(xì)的說(shuō)明。實(shí)施例1單層組裝多色熒光編碼微球，其中綠、黃、紅三種熒光發(fā)射的量子點(diǎn)的 投料比分別為1:1:0。1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米 微球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小 時(shí)；除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g 丁二酸酐(同 時(shí)用NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基 化微球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)各取200L綠色和黃色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后用正己醇分散，混合在一 起，加入到步驟③的微球分散液中，置于搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)，再依次用乙醇和超純 水分別洗滌多次后分散于1. 5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)，組裝第 二層 PEI ；
6)反應(yīng)得到的產(chǎn)物用超純水洗滌多次，分散于一定體積的超純水中備用。實(shí)施例2單層組裝多色熒光編碼微球，其中綠、黃、紅三種熒光發(fā)射的量子點(diǎn)的 投料比分別為1:2:0。1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米 微球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小 時(shí)；除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g 丁二酸酐(同 時(shí)用NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基 化微球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)取200L綠色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)和400 L黃色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后用 正己醇分散，混合在一起，加入到步驟③的微球分散液中，置于搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)，再依次用乙醇和超純 水分別洗滌多次后分散于1. 5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)，組裝第 二層 PEI ；
6)反應(yīng)得到的產(chǎn)物用超純水洗滌多次，分散于一定體積的超純水中備用。實(shí)施例3單層組裝多色熒光編碼微球，其中綠、黃、紅三種熒光發(fā)射的量子點(diǎn)的 投料比分別為1:1:1。1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米 微球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小 時(shí)；除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g 丁二酸酐(同 時(shí)用NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基 化微球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)各取200L綠色、黃色和紅色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后用正己醇分散，混合 在一起，加入到步驟③的微球分散液中，置于搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)，再依次用乙醇和超純 水分別洗滌多次后分散于1. 5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)，組裝第二層 PEI ；
6)反應(yīng)得到的產(chǎn)物用超純水洗滌多次，分散于一定體積的超純水中備用。圖2為實(shí)施例1、2、3所制備的同時(shí)在單層組裝不同熒光發(fā)射的量子點(diǎn)的微球的 熒光光譜(a)實(shí)施例1; (b)實(shí)施例2; (c)實(shí)施例3。實(shí)施例4多層組裝多色熒光編碼微球，包括一層綠色熒光發(fā)射和一層黃色熒光發(fā) 射的量子點(diǎn)；
1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米微 球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小時(shí)； 除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g丁二酸酐(同時(shí)用 NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基化微 球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)取0.5mL綠色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟③ 的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)，再依次用乙醇和超純 水分別洗滌多次后分散于1. 5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)，組裝第 二層 PEI ；
6)重復(fù)步驟③；
7)取0.5mL黃色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后分散于正己醇中，加入到步驟⑥的 微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
8)重復(fù)步驟⑤組裝第三層PEI；
9)反應(yīng)得到的產(chǎn)物最后用超純水洗滌多次，分散于一定體積的超純水中備用。實(shí)施例5多層組裝多色熒光編碼微球，包括一層綠色熒光發(fā)射和兩層黃色熒光 發(fā)射的量子點(diǎn)。1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米 微球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小 時(shí)；除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g 丁二酸酐(同 時(shí)用NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基 化微球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)取0.5mL綠色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后分散于正己醇中，加入到步驟③的 微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)，再依次用乙醇和超純水分別洗滌多次后分散于1. 5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)，組裝第 二層 PEI ；
6)重復(fù)步驟③；
7)取0.5mL黃色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑥ 的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
8)重復(fù)步驟⑤組裝第三層PEI；
9)重復(fù)步驟③；
10)取0.5mL黃色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑨ 的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
11)重復(fù)步驟⑤組裝第四層PEI；
12)反應(yīng)得到的產(chǎn)物最后用超純水洗滌多次，分散于一定體積的超純水中備用。實(shí)施例6多層組裝多色熒光編碼微球，包括一層綠色熒光發(fā)射、一層黃色熒光發(fā) 射和兩層紅色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)。1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米 微球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小 時(shí)；除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g 丁二酸酐(同 時(shí)用NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基 化微球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)取0.5mL綠色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟③ 的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)，再依次用乙醇和超純 水分別洗滌多次后分散于1. 5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)，組裝第 二層 PEI ；
6)重復(fù)步驟③；
7)取0.5mL黃色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑥ 的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
8)重復(fù)步驟⑤組裝第三層PEI；
9)重復(fù)步驟③；
10)取0.5mL紅色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑨ 的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
11)重復(fù)步驟⑤組裝第四層PEI；
12)重復(fù)步驟③；
13)取0.5mL紅色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟 12的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
14)重復(fù)步驟⑤組裝第五層PEI；15)反應(yīng)得到的產(chǎn)物最后均用超純水洗滌多次，分散于一定體積的超純水中備用。圖3為本發(fā)明實(shí)施例4、5、6組裝了多層不同熒光發(fā)射的量子點(diǎn)的微球的熒光光 譜(a)實(shí)施例4;(b)實(shí)施例5; (c)實(shí)施例6。實(shí)施例7單層組裝磁編碼微球
1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米微 球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小時(shí)； 除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g丁二酸酐(同時(shí)用 NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基化微 球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)取0.5mL磁性納米Y-Fe2O3用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟③的微 球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌除去未反應(yīng)的磁性納米Y-Fe2O3，再依次用 乙醇和超純水分別洗滌多次后分散于1.5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小 時(shí)，組裝第二層PEI ；
6)反應(yīng)得到的產(chǎn)物最后用超純水洗滌多次，分散于一定體積的超純水中備用。實(shí)施例8兩層組裝磁編碼微球
1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米微 球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小時(shí)； 除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g 丁二酸酐(同時(shí)用 NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基化微 球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)取0.5 mL磁性納米Y -Fe2O3用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟③的微 球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌除去未反應(yīng)的磁性納米Y-Fe2O3，再依次用 乙醇和超純水分別洗滌多次后分散于1.5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小 時(shí)，組裝第二層PEI ；
6)重復(fù)步驟③；
7)取0.5 mL磁性納米Y -Fe2O3用乙醇沉淀后分散于正己醇中，加入到步驟⑥的微球 分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
8)重復(fù)步驟⑤組裝第三層PEI；
9)反應(yīng)得到的產(chǎn)物最后用超純水洗滌多次，分散于一定體積的超純水中備用。
實(shí)施例9三層組裝磁編碼微球
1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米微 球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小時(shí)； 除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g丁二酸酐(同時(shí)用 NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基化微 球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)取0.5mL磁性納米Y-Fe2O3用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟③的微 球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌除去未反應(yīng)的磁性納米Y-Fe2O3，再依次用 乙醇和超純水分別洗滌多次后分散于1.5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小 時(shí)，組裝第二層PEI ；
6)重復(fù)步驟③；
7)取0.5 mL磁性納米Y -Fe2O3用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑥的微 球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
8)重復(fù)步驟⑤組裝第三層PEI；
9)重復(fù)步驟③；
10)取0.5mL磁性納米Y-Fe2O3用乙醇沉淀后分散于正己醇中，加入到步驟⑨的微球 分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
11)重復(fù)步驟⑤組裝第四層PEI；
12)反應(yīng)得到的產(chǎn)物最后用超純水洗滌多次，分散于一定體積的超純水中備用。圖4為實(shí)施例7、8、9所制備的組裝(a) —層、(b)兩層、(c)三層磁性納米 Y-Fe2O3的微球的磁滯回線。實(shí)施例10熒光-磁性雙編碼微球的制備，包括一層磁性納米Y-Fe2O3、一層綠色 熒光發(fā)射、一層黃色熒光發(fā)射和一層紅色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)。1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米 微球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小 時(shí)；除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g 丁二酸酐(同 時(shí)用NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基 化微球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)取0.5mL磁性納米γ-Fe2O3用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟③的微 球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌3次，再依次用乙醇和超純水分別洗滌3次 后分散于1. 5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)，組裝第二層PEI ；
6)重復(fù)步驟③；
7)取0.5mL綠色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)，乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑥的 微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
8)重復(fù)步驟⑤組裝第三層PEI后重復(fù)步驟③；
9)取0.5mL黃色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)，乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑧的 微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
10)重復(fù)步驟⑤組裝第四層PEI;
11)重復(fù)步驟③；
12)取0.5mL紅色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)，乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟11 的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
13)重復(fù)步驟⑤組裝第五層PEI后，反應(yīng)得到的產(chǎn)物用超純水洗滌多次，分散于一定 體積的超純水中備用。
圖6為實(shí)施10所制的微球的透射電子顯微鏡照片。實(shí)施例11熒光-磁性雙編碼微球的制備，包括兩層磁性納米Y-Fe2O3、一層黃 色熒光發(fā)射和一層紅色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)。1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米 微球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小 時(shí)；除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g 丁二酸酐(同 時(shí)用NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基 化微球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)分別取0.5mL磁性納米Y _Fe203用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟③ 的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌3次，再依次用乙醇和超純水分別洗滌3次 后分散于1. 5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)，組裝第二層PEI ；
6)重復(fù)步驟③；
7)取0.5mL磁性納米Y-Fe2O3，乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑥的微球 分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
8)重復(fù)步驟⑤組裝第三層PEI后重復(fù)步驟③；
9)取0.5mL黃色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)，乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑧的 微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
10)重復(fù)步驟⑤組裝第四層PEI后重復(fù)步驟③；
11)取0.5mL紅色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)，乙醇沉淀后也分散于正己醇中，對(duì)應(yīng)加入到步 驟⑩的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；12)重復(fù)步驟⑤組裝第五層PEI后，反應(yīng)得到的產(chǎn)物用超純水洗滌多次，分散于一定體 積的超純水中備用。實(shí)施例12熒光-磁性雙編碼微球的制備，包括三層磁性納米Y -Fe2O3和一層紅 色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)。1)采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯_丙烯酰胺共聚納米 微球，透析除去未反應(yīng)的單體和引發(fā)劑后取出20 mL加入5 mL水合胼45-55°C下反應(yīng)8小 時(shí)；除去未反應(yīng)的水合胼后取出10 mL于小燒杯中，攪拌的作用下加入0.2 g 丁二酸酐(同 時(shí)用NaOH調(diào)節(jié)pH在4左右)，加完后繼續(xù)反應(yīng)2小時(shí)，轉(zhuǎn)入透析袋中，透析干凈，得到羧基 化微球，待用；
2)取1mL羧基化的微球，加入1 mL 0.2 g/mL聚乙烯亞胺溶液，再加入25mg EDC和 15mg NHS，室溫下反應(yīng)過(guò)夜，在微球表面組裝一層PEI ；
3)依次用NaCl溶液和超純水分別離心洗滌除去未反應(yīng)上的PEI，再用乙醇離心洗滌 脫去微球表面附著的水，然后將其分散于正己醇中；
4)取0.5mL磁性納米Y-Fe2O3用乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟③的微 球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
5)反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷洗滌3次，再依次用乙醇和超純水分別洗滌3次 后分散于1. 5mL 1 mg/mL PEI溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)，組裝第二層PEI ；
6)重復(fù)步驟③；
7)取0.5mL磁性納米Y-Fe2O3，乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑥的微球 分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
8)重復(fù)步驟⑤組裝第三層PEI后重復(fù)步驟③；
9)取0.5mL磁性納米Y-Fe2O3，乙醇沉淀后也分散于正己醇中，加入到步驟⑧的微球 分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
10)重復(fù)步驟⑤組裝第四層PEI后重復(fù)步驟③；
11)取0.5mL紅色熒光發(fā)射的量子點(diǎn)，乙醇沉淀后也分散于正己醇中，對(duì)應(yīng)加入到步 驟⑩的微球分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)；
12)重復(fù)步驟⑤組裝第五層PEI后，反應(yīng)得到的產(chǎn)物用超純水洗滌多次，分散于一定 體積的超純水中備用。圖5為實(shí)施例10、11、12所制備的同時(shí)組裝多層量子點(diǎn)和磁性納米γ-Fe2O3的微 球的熒光光譜(a)實(shí)施例10; (b)實(shí)施例11; (c)實(shí)施例12。
實(shí)施例13編碼微球硅烷化
1)將同時(shí)組裝了量子點(diǎn)和磁性納米Y-Fe2O3的微球(由實(shí)施例10所制備)用乙醇洗滌 3次后加入4mL聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的乙醇溶液，反應(yīng)過(guò)夜；
2)向反應(yīng)液中加入90mL氨水(29. 3 wt %)禾口 125 mL四乙氧基硅氧烷(TEOS)的乙 醇溶液(10 vol%)，室溫下在搖床上反應(yīng)12小時(shí)后再次滴加125 mL TEOS的乙醇溶液(10 vol%)，繼續(xù)反應(yīng)12小時(shí)后加入125 mL 3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)的乙醇溶液(10 vo 1%)，反應(yīng)過(guò)夜；
3)反應(yīng)完畢，依次用乙醇和超純水分別洗滌多次，分散于一定體積的超純水中備用。
圖7為實(shí)施例13所制備的對(duì)同時(shí)組裝了量子點(diǎn)和磁性納米、-Fe2O3的微球硅烷 化后的透射電子顯微鏡照片。通過(guò)透射電鏡、熒光光譜、磁滯回線等表征表明，該方法制備的納米微球具有較好 的粒徑均一性和較高的可重復(fù)性，且通過(guò)簡(jiǎn)單的調(diào)控可以很方便的得到不同熒光發(fā)射和磁 響應(yīng)行為的納米微球。
權(quán)利要求
一種熒光 磁性雙編碼微球的制備方法，其特征在于以聚苯乙烯 丙烯酰胺共聚納米微球?yàn)槟０?，通過(guò)層層自組裝的方法將熒光量子點(diǎn)和磁性納米γ Fe2O3組裝到微球表面，通過(guò)調(diào)控包被過(guò)程中量子點(diǎn)的種類或兩種納米粒子的包被量，得到不同熒光發(fā)射和磁響應(yīng)能力的雙編碼微球；具體地依次包括如下步驟①采用改進(jìn)的無(wú)乳聚合制備得到表面富含氨基的聚苯乙烯 丙烯酰胺共聚納米微球，并依次用水合肼和丁二酸酐將表面氨基改造為羧基；②利用1 乙基 3 (3 二甲氨基丙基)碳二亞胺/N 琥珀酰亞胺活化法在羧基化微球表面組裝一層聚乙烯亞胺；③除去未反應(yīng)的聚乙烯亞胺，然后在正己醇中，利用金屬元素與氮的配位作用，將量子點(diǎn)或磁性納米γ Fe2O3組裝到微球表面；④除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)或磁性納米γ Fe2O3，然后在微球表面組裝第二層聚乙烯亞胺；⑤重復(fù)步驟③—④；⑥在聚乙烯吡咯烷酮的作用下，在微球表面包被SiO2。
2.如權(quán)利要求1所述的熒光-磁性雙編碼微球的制備方法，其特征在于步驟1中所述 的組裝聚乙烯亞胺具體為取羧基化的微球，加入1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺 和N-琥珀酰亞胺，再加入聚乙烯亞胺，室溫下反應(yīng)12小時(shí)。
3.如權(quán)利要求1或2所述的熒光-磁性雙編碼微球的制備方法，其特征在于步驟2中 所述的除去未反應(yīng)的聚乙烯亞胺具體為依次用NaCl溶液和超純水離心洗滌除去未反應(yīng)上 的聚乙烯亞胺，再用乙醇離心洗滌脫去微球表面附著的水。
4.如權(quán)利要求1或2所述的熒光-磁性雙編碼微球的制備方法，其特征在于步驟3中 所述的將量子點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3組裝到微球表面具體為取量子點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3 用乙醇沉淀后，用正己醇分散，加入微球的正已醇分散液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)。
5.如權(quán)利要求1或2所述的熒光-磁性雙編碼微球的制備方法，其特征在于步驟4中 所述的除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)或磁性納米Y -Fe2O3具體為反應(yīng)完畢離心除去正己醇，正己烷 洗滌除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)或磁性納米Y-Fe2O3，再依次用乙醇和超純水洗滌。
6.如權(quán)利要求1或2所述的熒光-磁性雙編碼微球的制備方法，其特征在于步驟4中所 述的在微球表面組裝第二層聚乙烯亞胺具體為將除去未反應(yīng)的量子點(diǎn)或磁性納米Y -Fe2O3 的微球分散于聚乙烯亞胺溶液中，室溫下在搖床上反應(yīng)2小時(shí)。
7.如權(quán)利要求1或2所述的熒光-磁性雙編碼微球的制備方法，其特征在于步驟6中 所述的在微球表面包被SiO2的過(guò)程具體為向用超純水和乙醇依次洗滌后的微球中加入聚 乙烯吡咯烷酮的乙醇溶液，反應(yīng)12-24小時(shí)；然后向反應(yīng)液中加入氨水和四乙氧基硅氧烷 的乙醇溶液，室溫下在搖床上反應(yīng)12小時(shí)后再次滴加四乙氧基硅氧烷的乙醇溶液，繼續(xù)反 應(yīng)12小時(shí)后加入3-氨丙基三乙氧基硅烷的乙醇溶液，反應(yīng)過(guò)夜。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種熒光-磁性雙編碼微球的制備方法。該方法以聚苯乙烯-丙烯酰胺共聚納米微球?yàn)槟０?，通過(guò)層層自組裝的方法將熒光量子點(diǎn)和磁性納米γ-Fe2O3組裝到微球表面，通過(guò)簡(jiǎn)單的控制包被過(guò)程中量子點(diǎn)的種類或兩種納米粒子的包被量，從而得到不同熒光發(fā)射和磁響應(yīng)能力的雙編碼微球。該方法具有較好的可控性和較高的可重復(fù)性，制備得到的編碼微球粒徑均一、單分散性好，且可大量重復(fù)制備。本發(fā)明可更廣泛地應(yīng)用于化學(xué)、生物和材料科學(xué)等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C09K11/02GK101912757SQ20101026661
公開日2010年12月15日 申請(qǐng)日期2010年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月30日
發(fā)明者龐代文, 張志凌, 溫聰穎, 胡軍, 謝敏, 謝海燕 申請(qǐng)人:武漢大學(xué)