[发明专利]包封纳米粒子

说明书

本发明涉及包含包封半导体纳米粒子的纳米粒子组合物及其制备方 法，具体但不排他地，涉及核、核/壳、或核/多壳半导体纳米粒子，其作 为它们的包封的结果，可以充分地分散或溶解在水性介质中，和/或适用于 例如生物标记、生物传感等的应用中。

荧光有机分子具有包括光漂白、不同激发辐射频率和宽发射的缺点。 然而，采用量子点(QD)半导体纳米粒子替代荧光有机分子绕过了这些不足 之处。

半导体纳米粒子的尺寸决定了材料的电子性质；作为量子限制效应的 结果，带隙能量可逆地与半导体纳米粒子的尺寸成比例。不同尺寸的QD 可用单一波长的光照射而激活，以提供窄带宽的离散荧光发射。另外，纳 米粒子大的表面与体积的比率对QD的物理和化学性质具有深远的影响。

包含单一半导体材料的纳米粒子通常具有适度的物理/化学稳定性和 伴随的相对低的荧光量子效率。这些低量子效率由无辐射电子-空穴复合产 生，无辐射电子-空穴复合在纳米粒子表面的缺陷和悬空键处产生。

核-壳纳米粒子包含带有外延生长在核表面上的典型地更宽带隙和类 似晶格尺寸的壳材料的半导体核。该壳消除了核表面的缺陷和悬空键，其 将载荷子局限入核内并远离表面态，这样可以作为无辐射复合的中心起作 用。最近，半导体纳米粒子的建构学已经进一步地发展到包括核/多壳纳米 粒子，其中提供带有两个或更多壳层的核半导体材料以进一步增强纳米粒 子的物理、化学和/或光学性质。

核和核/(多)壳半导体纳米粒子的表面经常具有高反应性的悬空键，其 可被适当配体的配位作用所钝化，这些配体例如为有机配体化合物。该配 体化合物典型地溶入惰性溶剂中或用作纳米粒子核生长和/或壳化工艺中 的溶剂，这些过程用于QD的合成。任一方法，配体化合物通过对表面金 属原子提供孤对电子来螯合QD的表面，这抑制粒子的聚集，保护粒子不 受其周围化学环境的影响，提供电子稳定性并且可以赋予在相对非极性介 质中的溶解性。

之前限制QD在水性环境(即，主要含水的介质)中的广泛应用(例如， 作为生物标记物或用于生物传感应用)的一个因素是QD与水性介质的不 相容性，即，不能形成QD分散或溶入水性介质中的稳定体系。因而，已 开发一系列表面改性工艺以实现量子点水相容，即，能均匀分散入水中或 主要含水的介质中的QD。

最广泛应用的修饰QD表面的工艺叫做“配体交换”。在核合成和/或 壳化工艺中不经意地配合到QD表面的亲脂配体分子随后用一种所选的极 性/带电荷的配体化合物所交换。一种备选的表面修饰策略使极性/带电荷 的分子或聚合物分子与已配位于QD表面的配体分子相互螯合 (interchelate)。

现有配体交换和相互螯合(interchelation)工艺可实现QD与水性介质 的相容，但是通常导致与相应的未修饰QD相比更低量子产率和/或显著更 大尺寸的材料。

限制QD在生物标记及相关应用中的应用的另一个因素是在将可接受 的水相容性与将QD与期望的生物标记物种连接或缔合的能力结合方面的 困难。

必须解决的再另一个问题是如何保证携带生物标记物的含QD的物种 同时生物相容并且对于使用而言是安全的。

本发明的目的是消除或减轻上述问题中的一项或多项。

根据本发明的第一方面，提供一种纳米粒子组合物，所述纳米粒子组 合物包含包封在自组装层内的半导体纳米粒子，所述自组装层由两亲性可 交联多重不饱和脂肪酸基化合物或其衍生物组成。

本发明的第二方面提供一种纳米粒子组合物，所述纳米粒子组合物包 含包封在自组装层内的半导体纳米粒子，所述自组装层由两亲性交联脂肪 酸基聚合物或其衍生物组成。

本发明的第三方面提供一种纳米粒子组合物，所述纳米粒子组合物包 含包封在自组装层内的半导体纳米粒子，所述自组装层由两亲性可交联 C₈-C₃₆联乙炔基化合物或其衍生物组成。

本发明的第四方面提供一种纳米粒子组合物，所述纳米粒子组合物包 含包封在自组装层内的半导体纳米粒子，所述自组装层由两亲性交联 C₈-C₃₆联乙炔基聚合物或其衍生物组成。