[发明专利]一种高亮度无毒性荧光量子点纳米复合探针及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属荧光探针材料领域，具体涉及一种具备高亮度无毒性荧光量子点纳米复合探针及其制备方法。

背景技术

荧光探针在光学材料、化学识别和生物监测及传感等领域得到了广泛的应用，并成为成功实现上述功能的一种主要的技术手段。但以传统的有机荧光染料为主的荧光探针中也存在一些难以克服的缺陷。近年来，量子点由于具有优良的光谱特征和光化学稳定性，因此量子点荧光探针的研究引起了国内外各学科研究者的广泛关注，研究的领域涉及物理、化学、生命科学等多学科，已经发展成为一门新兴的交叉学科。但是传统的量子点荧光探针具有生物相容性差，生物毒性等致命弱点，因此一种具有高的生物相容性和低的生物毒性的高亮度荧光探针的设计就迫在眉睫。

发明内容

为了克服传统量子点荧光探针的缺点，本发明的目的是通过水相合成的方法制备高亮度无毒性荧光量子点纳米复合探针。其是通过在二氧化硅表面连接大量的荧光量子点，使单个探针具有高于单个量子点几十上百倍的荧光增强效应，然后使用二氧化硅对二氧化硅/量子点纳米颗粒进行包裹，实现了好的生物相容性，非常容易链接生物分子，并彻底屏蔽了量子点的生物毒性。

为了实现本发明的目的，本发明提供了一种高亮度无毒性荧光量子点纳米复合探针的制备方法，其包括如下步骤：

（1）制备二氧化硅球溶胶

正硅酸四乙酯（TEOS）在一定比例氨水的催化作用下水解得二氧化硅溶胶；

（2）制备二氧化硅与量子点复合材料

用氨基硅烷偶联剂修饰步骤（1）所得的二氧化硅溶胶，然后将用3-巯基丙酸（MPA）稳定的水溶性荧光量子点加入到修饰过的二氧化硅溶胶中，充分反应后离心，将离心后固体产物分散在溶剂中得二氧化硅与量子点复合材料溶液；

（3）制备二氧化硅-量子点-二氧化硅结构

将氨水和正硅酸四乙酯加入步骤（2）制备的复合材料溶液中进行水解反应，水解反应结束后用硅烷偶联剂修饰水解产物，所得二氧化硅-量子点-二氧化硅结构表面带有各种基团，所述带各种基团的二氧化硅-量子点-二氧化硅结构连接多种生物分子后即为荧光量子点纳米复合探针。

其中，步骤（1）所述正硅酸四乙酯与氨水的体积比优选为0.02~10：0.5~10。

步骤（1）所述水解反应温度优选为20~100℃，反应时间优选为1~24小时。

步骤（1）所述二氧化硅溶胶的尺寸优选为40~200nm。

其中，步骤（2）所述氨基硅烷偶联剂优选为3-氨丙基三甲氧基硅氧烷（APTMS）或氨丙基三乙氧基硅烷。优选的，所述氨基硅烷偶联剂要过量以保证硅球表面被充分修饰，多余的偶联剂可以通过后续的离心除去；修饰后还进一步包括离心，以除去多余的硅烷偶联剂；修饰后使二氧化硅溶胶表面带上氨根基团。

所述水溶性荧光量子点优选为CdTeS、CdTe、CdSe、Mn-doped ZnS、CdS或CdTe/CdS/ZnS等。优选的，所述量子点要过量以保证复合结构中有足够的量子点，多余的量子点通过后续的离心出去。

步骤（2）中所述反应时间至少为6小时。

步骤（2）中所述溶剂优选为乙醇、异丙醇等。

其中，步骤（3）中所述复合材料的体积与加入的氨水和正硅酸四乙酯的体积和的比例为0.02~4：0.5~4；其中所述正硅酸四乙酯与氨水的体积比优选为0.02~10：0.5~10；所述水解反应条件为室温下反应24小时。

步骤（3）中所述硅烷偶联剂优选为带有各种基团（如氨基巯基）的硅烷偶联剂，如带有巯基基团的硅烷偶联剂（如γ-巯丙基三甲氧基硅(MPTMS)）修饰后使其表面带有巯基集团；带有氨基基团的硅烷偶联剂（如3-氨丙基三甲氧基硅氧烷（APTMS））修饰后使其表面带有氨基基团。优选的，所述偶联剂的用量还是要保持过量，多余的偶联剂可以通过后续离心除去。

所述生物分子优选为抗体、链霉亲和素、DNA片段、生物配体或阳离子多肽等。

本发明还提供了上述方法制备的荧光量子点纳米复合探针。

本发明的有益效果：

相对于传统的荧光探针，此探针是一种无毒性，生物相容性好，易链接生物分子，高荧光纳米复合探针。

（1）相对于传统的镉系量子点荧光探针的自身生物毒性，本发明的复合探针通过在最外层包裹一层二氧化硅壳的方式，隔绝了镉元素的泄露，可以有效的避免镉系量子点的生物毒性。