[发明专利]均一尺寸纳米颗粒荧光微球的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及利用控制微乳液的形成来实现对纳米颗粒聚集体尺寸的控制，达到均一尺寸荧光微球的制备，属于纳米级纳米颗粒团聚体的制备的技术领域。 

背景技术

纳米颗粒的独特荧光性质可以用作生物标记物，现有的方法是通过化学修饰，使纳米颗粒表面包复具有生物特异基团的偶联分子，达到对不同生物物质的标记，但是由于单个半导体量子点的荧光强度较弱，难以实现单个颗粒的识别，而且单个颗粒的表面修饰不能有效地消除小颗粒(＜10纳米)表面物理吸附带来的非特异结合。将多个纳米颗粒包裹形成密集的球形团聚体。这种团聚可以是单一纳米颗粒，也可以是不同发光波长，或者是顺磁纳米颗粒的多元组合，通过适当的表面修饰，可以达到同时满足高灵敏度、生物特异性、高生化活性的要求，达到对生物分子的多重编码、多功能标记甚至高效分离的要求。 

为了提高荧光标记物识别的准确性，需要微球具有足够的尺寸均匀性，目前达到10％以下直径偏差的微球制备技术多采用化学方法，即在溶液中产生均匀大小的微乳液液滴，液滴中包含无机固体颗粒或药物分子，以及聚合物分子，这些聚合物分子在液滴中聚合，形成大小相同的聚合物复合微球。这些液滴的形成可以通过在水相中加入表面活性剂分子，然后用微流体或微孔板方法，在油相中形成大量孤立的相同尺寸液滴。相对其他方法，这种方法得到的微球具有很高的尺寸均匀性和球形度。微球之间互不接触，容易进行后续的表面修饰。但这类微球的直径大多在一微米以上，在溶液中完全沉降到容器底部，大大降低生物标记的敏感性和生物活性；其他微乳液方法能得到包含有荧光或磁性纳米颗粒的绝缘体或聚合物微球，尺寸可以达到几十纳米，单其中包含的纳米颗粒很少，一般比微球体积小千倍，其微弱的光学和磁学信号不能达到单分子检测的要求。因此制备更小尺寸且具有高荧光亮度的微球，为高通量、高灵敏度、低含量生物检测提供更有力的工具。 

目前水溶性量子点的制备和表面修饰技术较为成熟，利用微乳液在油相中溶解形成纳米颗粒聚集体(Chem.Mater.2003，15，528)或蛋白质分子聚集体(Pharmaceutical Research，2004，21，1445)有过报道，但这些报道的微球尺寸均大于1微米，且尺寸不均匀，不能实现在纳米尺寸范围内对微球尺寸的控制，且颗粒间靠物理吸附团聚，难以在长期储存、超声震动、加热等条件下稳定。 

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供一种均一尺寸纳米颗粒荧光微球的制备方法，该制备方法容易实现大量制备几十到几百纳米范围内尺寸可控微球，微球内纳米颗粒紧密堆积，颗粒之间相互偶联，单个微球具有高强度荧光信号，为生物单分子检测、基因芯片、蛋白质芯片、免疫芯片提供理想标记物。 

技术方案：本发明的均一尺寸纳米颗粒荧光微球的制备方法为： 

将构成微球的荧光纳米颗粒胶体水溶液的浓度调整到微摩尔量级，得到在水溶液中分散均匀的胶体溶液；以0.5～1.25％V_s/min的速度将上述水溶液中分散均匀的胶体溶液通过毛细管注入油相溶剂中形成液滴，V_s为油相溶剂的体积；毛细管内径在0.5到1.5mm之间，每注入10秒，间歇5分钟，回流溶剂的流速为0.6～1.3％V_s/sec，流速误差小于5％；油相溶剂采用二元或多元混合物，其对水的溶解度在2％到10％之间，混合物密度等于水的密度；容器和回流管采用疏水材料；液滴中的水被油相吸收，纳米颗粒聚集成密集球形；用吸水剂连续吸收油相中溶解的水，使油相中水含量远低于饱和；通过调节量子点胶体溶液的浓度和回流泵流速，得到尺寸在几十到几百纳米，球形度高于5％，尺寸偏差小于10％的纳米颗粒聚集体； 

使用的构成微球荧光纳米颗粒表面修饰有端基为氨基或羧基的分子，具体方法为用氨基硫醇通过共价结合吸附在纳米颗粒表面；或使用巯基有机酸置换高温油相法得到的核/壳结构量子点表面修饰的TOPO分子； 

所述微球的结构为纳米颗粒被分子偶联形成的密集聚集体，偶联方法为在微球形成后的油相中加入偶联分子，充分反应后，再在油相中加入钝化分子，反应结束，对油相重复进行离心分离，洗涤，得到稳定的悬浮于水中的单分散量子点荧光微球。 

所述构成微球的荧光纳米颗粒为水溶性量子点结构，是CdS、CdSe、ZnS、CdTe材料的纳米颗粒或核/壳结构复合纳米颗粒，或是这些纳米颗粒的多元组 合，或是这些材料同磁性纳米颗粒的多元组合，纳米颗粒在超纯水中形成单分散胶体。