[发明专利]量子点-聚电解质荧光纳米复合物及其应用

说明书

技术领域

本发明属纳米材料领域，涉及荧光性质稳定的量子点-聚电解质荧光纳米复合物物及其制备方法和应用。

背景技术

将量子点（QD）应用于生物标记之前，量子点必须满足以下条件：首先量子点要能发出有效的荧光，且具备较好的稳定性和较低的非特异性吸收；其次，表面具有活性基团，易于与生物分子连接。水相中合成的量子点多用巯基类化合物作为配体，然而由于巯基类化合物和量子点之间是弱配位，在常见的稀释、离心等实验过程中很容易从量子点表面脱落下来，使量子点产生表面缺陷，进而导致其荧光的不稳定性。因此量子点的稳定性是决定其应用性的首要条件。

文献中报道的解决量子点稳定性的方法主要是在量子点的表面包壳。其包壳的方法可以归纳为两类：一类是包CdS、ZnS壳，此类方法由于填补了量子点的表面缺陷，使其荧光量子产率大大提高，但是由于通过此类方法制备得到的CdTe/CdS、CdTe/ZnS等等量子点的表面还是巯基类配体，还是没有从根本上克服巯基类配体在离心、稀释等实验过程中容易从量子点表面脱落的问题。另一类是通过反向微乳法或St?ber法在量子点表面包SiO₂壳，然而此种方法制备得到的SiO₂包被的量子点(QDSiO₂)有利于降低量子点光分解导致的细胞毒性，确实可以使量子点的稳定性得到大大的提高，克服其巯基类配体容易脱落的问题。但是也存在明显的缺点，比如其荧光量子产率较包壳之前大大降低，究其原因可能有两个，一个是由于所包硅壳的遮蔽效应；另一个更主要的原因是在包硅壳的实验过程中，由于稀释、离心等操作步骤已经使量子点表面的巯基类配体脱落，也就是说在包硅壳之前量子点已经是有缺陷的了，再包壳只能有效地阻止量子点表面已有的巯基类配体继续脱落，对已经脱落的配体无法得到补偿，因此其制备好的QDSiO₂的量子产率也会大大降低，从而降低了这类量子点标记物用于生物检测的灵敏度。

发明内容

本发明的目的是提供一种量子点-聚电解质荧光纳米复合物，解决量子点应用时其巯基类配体容易脱落的不稳定性问题，与此同时又不降低量子点的荧光量子产率；本发明同时提供一种制备上述量子点-聚电解质荧光纳米复合物的方法。

为达到上述发明目的，本发明采用的技术方案是：一种量子点-聚电解质荧光纳米复合物，所述量子点-聚电解质荧光纳米复合物由量子点和聚电解质通过自组装构成，所述量子点-聚电解质荧光纳米复合物是一种由量子点层和聚电解质层交替排列的多层结构，且所述量子点-聚电解质荧光纳米复合物的形状为柔性条带，条带宽度为2-30nm，长度为5-400nm。

上述技术方案中，所述量子点-聚电解质荧光纳米复合物的形态表现为柔性卷曲状态。

上述技术方案中，量子点和聚电解质通过静电作用进行自组装，量子点吸附在聚电解质的长链中；量子点通常带负电荷，因此，当聚电解质带正电时，量子点与带正电的阳离子聚电解质直接自组装；当聚电解质带负电时，需在量子点表面先吸附一层阳离子聚电解质的单体，使量子点表面带正电，然后和带负电的阴离子聚电解质自组装；如果量子点带正电荷，当聚电解质带负电时，量子点与带负电的阴离子聚电解质直接自组装；当聚电解质带正电时，需在量子点表面先吸附一层阴离子聚电解质的单体，使量子点表面带负电，然后和带正电的阳离子聚电解质自组装。

当聚电解质所带电荷与量子点表面所带电荷相反时，上述量子点-聚电解质荧光纳米复合物的制备方法，包括以下步骤：

将量子点原液或稀释液与聚电解质溶液混合均匀，然后离心以除去多余的聚电解质，将沉淀超声复溶至蒸馏水或pH5-9的缓冲液中，即得量子点-聚电解质荧光纳米复合物。

上述技术方案中，可以在“离心以除去多余的聚电解质”步骤之前，向反应液中加入沉淀试剂使反应液微微浑浊，然后震荡均匀，该操作的目的是使“水溶性的聚电解质”在高速离心的条件下不发生沉淀，而量子点-聚电解质荧光纳米复合物则沉淀，从而与多余的聚电解质分离；所述沉淀试剂为丙酮和醇的混合溶液，其中丙酮和醇的体积比为1∶0.3～3.0，所述醇选自：无水的甲醇、乙醇、丙醇或异丙醇；并且反应液与沉淀试剂的体积比约为1∶2～3。

上述技术方案中，量子点原液和聚电解质的溶液在pH5～9的条件下充分混合，在静电的作用下，使聚电解质的表面吸附量子点，得到所述量子点-聚电解质荧光纳米复合物。