[发明专利]荧光淀粉纳米晶及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种荧光纳米晶材料，特别涉及一种荧光淀粉纳米晶及其制备方法与应用，属于变性淀粉加工技术领域。

背景技术

淀粉纳米晶是淀粉无定形区经酸水解后剩余对酸有抗性的结晶部分，属于有机纳米颗粒，具有如下优点，例如：其一、相对无机纳米粒子具有成本低、来源广、生物可再生、生物可降解、生物相容性好、无毒的特点，可广泛应用于食品、生物、医药等生命科学领域；其二、保留了自身的结晶性，具有较高的力学强度。

然而淀粉纳米晶本身无法发荧光，使其在生物成像标记、生物传感器的制备、体内外荧光成像、DNA自动测序等领域的应用受到了限制，限制了淀粉纳米晶应用的进一步拓展。

异硫氰酸荧光素无法直接与淀粉纳米晶反应，仅可微量或无法吸附于淀粉纳米晶。若将荧光基团引入淀粉纳米晶表面，须借助“桥联剂”引入活性基团使其与荧光素实现化学反应。硅烷偶联剂其分子中同时具有两种不同反应性官能团，可在淀粉纳米晶表面吸附、缩合继而发生偶联反应，将活性基团氨基引入淀粉纳米晶表面。相比于其他的中间体“桥联剂”，其反应简单、连接效率高，提高了引入表面的氨基量，使得其可有效地进一步异硫氰酸荧光素反应，实现荧光淀粉纳米晶的制备。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的主要目的在于提供一种荧光淀粉纳米晶及其制备方法。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

在一些实施方案之中提供了一种荧光淀粉纳米晶，其包括淀粉纳米晶以及通过共价键修饰于所述淀粉纳米晶表面的荧光基团，所述荧光基团包括来源于异硫氰酸荧光素的荧光基团。

在一些实施方案之中还提供了一种荧光淀粉纳米晶的制备方法，其包括：采用γ-氨基丙基三乙氧基硅烷通过硅烷偶联反应对淀粉纳米晶进行表面化学偶联改性，之后通过硅烷偶联改性的淀粉纳米晶表面的氨基与异硫氰酸荧光素的异硫氰基团之间的反应而将来源于异硫氰酸荧光素的荧光基团共价修饰于所述淀粉纳米晶表面，从而获得所述荧光淀粉纳米晶。

在一较为优选的实施方案之中，所述的荧光淀粉纳米晶制备方法包括：

(1)将淀粉纳米晶加入pH值＝8.0～11.0的碱性溶液中，且使所获混合体系中淀粉纳米晶的浓度为1w/v％～8w/v％，持续搅拌反应2～6h后，获得碱活化的淀粉纳米晶；

(2)将过氧化苯甲酰加入乙醇-水混合溶液中，使所获混合体系中过氧化苯甲酰的浓度为0.1w/v％～0.8w/v％，在室温下以100～400rpm的速度持续搅拌至过氧化苯甲酰全部溶解，之后加入γ-氨基丙基三乙氧基硅烷，使所获混合体系中γ-氨基丙基三乙氧基硅烷的浓度为1v/v％～5v/v％，水解0.5～6h，获得硅烷水解液；

(3)将步骤(1)最终所获活化的淀粉纳米晶加入步骤(2)所获硅烷水解液中，使所获混合体系中活化的淀粉纳米晶的浓度为1w/v％～8w/v％，持续搅拌反应2～6h后，进行旋蒸，再烘干，洗涤，过60～100目筛，获得改性淀粉纳米晶；

(4)将步骤(3)所获改性淀粉纳米晶加入含0.1w/v％～1.5w/v％异硫氰酸荧光素的甲醇-水混合溶液中，至所获混合体系中改性淀粉纳米晶的浓度为0.1w/v％～2.0w/v％，在室温下避光反应12～36h后，获得目标产物。

较为优选的，步骤(1)包括：将淀粉纳米晶加入强碱溶液中并持续搅拌反应后，分离出碱活化的淀粉纳米晶，再以乙醇与水的混合溶液洗涤。

较为优选的，步骤(2)中所述乙醇-水混合溶液所含乙醇的浓度为60v/v％～95v/v％。

较为优选的，步骤(3)包括：

将所述活化的淀粉纳米晶与硅烷水解液持续搅拌反应后，在真空度为-0.1～-0.06Mpa，温度为50～55℃的条件下进行旋蒸，再在40～55℃烘干3～12d，之后以水洗涤至重新分散的样品液pH值恒定，而后在40～55℃烘干，过60～100目筛，获得改性淀粉纳米晶；

较为优选的，步骤(4)中所述甲醇-水混合溶液所含甲醇的浓度为55v/v％～90v/v％。

由前述任一种方法制备的荧光淀粉纳米晶，其能够在紫外灯下发出黄绿色荧光，在490nm处有紫外-可见光谱的特征吸收峰，且在激发波长为495nm时，于520nm处具有荧光发射。

进一步的，所述荧光淀粉纳米晶的粒径为30～120nm。