[发明专利]一种双光子荧光生物丝材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属双光子荧光生物丝材料及其制备领域，特别是涉及一种双光子荧光生物丝材料及其制备方法。

背景技术

生物丝是由生物可降解的高分子形成的生物纤维。生物丝的种类繁多，研究较多的包括蜘蛛丝和蚕丝。蜘蛛丝具有其他各种合成纤维所无法比拟的，比模量优于钢，而韧性优于Kevlar纤维。作为优异的能量吸收纤维，蜘蛛丝被认为是用作降落伞、防弹衣的理想材料，在纺织业、生物技术、医疗、精细化工及军用材料等领域具有广泛的应用前景。人们研究蜘蛛丝已经有一个多世纪，研究内容涉及到蛛丝丝蛋白基因识别、表达、结构与性能、仿生、氨基酸组成等。

蚕丝是我国古代文明产物之一，相传黄帝之妃螺祖始教民育蚕，甲骨文中就有很多丝字及丝旁之字。蚕丝分为家蚕丝与野蚕丝，其中以家蚕丝(即桑蚕丝)为主，约占整个丝绸原料总产量的95％。天然蚕丝是典型的蛋白质纤维，它是两根由丝胶粘结而成的丝心蛋白长丝，丝心蛋白的横截面积呈近三角形或椭圆形。除了丝心蛋白和丝胶蛋白以外，一般还含有少量的其他物质，如蜡、脂肪酸、无机物和色素。蚕丝蛋白是由重复氨基酸序列单元构成的结晶部分和无序氨基酸构成的无定形部分组成。蚕丝不仅用作制备服饰，作为手术缝合线已经有几个世纪的历史了。蚕丝也可以通过修饰得到不同种性能的功能蚕丝品及材料，如制备高强度的组织支架材料，与TiO₂复合制备杀菌功能材料以及与磁性纳米氧化铁复合制备磁性蚕丝。此外，可以根据丝素溶液这种特性制成粉、纤维、膜和凝胶等小量需要的形状生物材料。最近蚕丝溶液也被用来制备凝胶，生物海绵体和薄膜生物材料，被成功的应用在伤口愈合，骨头，软骨，腱和韧带修复等组织工程上。蚕丝具有独特的生相容和可降解性，许多原细胞和细胞系在蚕丝中培养出来，并具有优异的性能。

荧光纤维是指在普通光或特殊光照射下能够发光的功能材料，可应用于安全领域、装饰服饰领域，防伪领域和生物探针等领域。根据发光的激发光源不同，荧光纤维可以分为单光子荧光纤维和双光子荧光纤维。以短波长激发光(如紫外等)照射而发出长波长荧光的纤维，称为单光子荧光纤维；以长波长激发光(如近红外等)照射而发出短波长荧光的纤维，称为双光子荧光纤维。

单光子荧光纤维已有报道，双光子荧光纤维则未曾报道。CN1328177A用稀土元素铕和铝酸锶的混合物作紫外线荧光材料，制成紫外线荧光母粒，然后用常规纺丝设备纺制成圆截面皮芯型复合丝，荧光母粒形成芯丝，而常规聚酯形成皮层。CN1299888A专利报道，以聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚氯乙烯纤维、醋酸纤维、聚醋纤维为纤维原料，溶于有机溶剂中溶胀，如在每100毫升溶剂中溶入0.5～8.0克紫外有机荧光物质，有机荧光物质在该溶剂中的溶解度为每100毫升溶剂大于等于0.5克，以所形成的有机荧光物质溶液为″染液″，然后按照纺织工业的常规染色过程进行“染色”，得到紫外荧光纤维。CN101177799A专利报道，将3～4份荧光纳米颗粒与7～6份高聚物，再加入0.15～0.2份分散剂进行均匀混合，以此混合物造粒，作为复合纤维中具有荧光作用的主体部分，混合的聚合物中纳米荧光材料含量不大于40％，再与成纤高聚物按照一定比例混合，作为纤维皮芯结构的芯层，最后在皮芯结构的复合纺丝机上，将上述了混合有荧光材料的高聚物为芯层进行纺丝，制备了具有环境警报作用的纳米荧光纤维织物。CN101440591A将铕和钒(磷)酸盐制备成荧光纤维后，能够在自然光和365nm紫外光激发下呈现无色，254nm紫外光激发下呈现鲜艳红色，同时，具有性能稳定、耐性好、高发光量子效率等优点，可用于文件防伪的荧光纤维。CN101735801A采用苯乙烯吡啶盐衍生物为荧光染料，与聚乙烯醇(PVA)共混制成纺丝原液并进行静电纺的方法，得到荧光橙色纤维膜。纤维膜具有良好的线性光学性能，水溶性好，与PVA水溶液有很好的相容性。CN2290465Y采用粘合剂技术将含有荧光纤维的涂料均匀地制成涂布胶层，得到了具有和荧光纸张同样的防伪效果的双层或三层结构复合塑料膜。CN101519857A利用荧光纤维制备了“激发光光角变化致荧光纤维变色的防伪纤维及防伪材料”。CN 2731620Y将表面信息层、基材层、不干胶层和硅油纸层多层叠置复合，并可在表面信息层与基材层之间或基材层与不干胶层之间设置有隐含信息层，得到了防伪功能的有色纤维和/或荧光纤维的荧光纤维纸。CN 201395744Y提供了一种具有光角变色荧光纤维的邮资票品专用纸，该邮资票品专用纸，包括有基纸层，在有基纸层内分布有光角变色荧光纤维，该光角变色荧光纤维的视觉特征随激发光照射角度的改变而变化。