[发明专利]利用微波加热技术制备稀土荧光二氧化硅纳米颗粒的方法

说明书

本发明公开了一种利用微波加热技术制备稀土荧光二氧化硅纳米颗粒的方法，所述方法包括利用油包水(W/O)微乳分散体系制备表面带有羟基的SiO₂纳米颗粒，依次将氨基硅烷试剂、Eu³⁺的BHHCT络合物采用微波加热的方法对SiO₂进行表面修饰，形成具有荧光的稀土络合物，经丙酮封闭反应体系后，洗涤，即得产物共价型荧光稀土二氧化硅纳米颗粒。该方法有效地缩短了反应时间，且荧光强度更高。

技术领域

本发明公开了一种利用微波加热技术制备稀土荧光二氧化硅纳米颗粒的方法，涉及一种二氧化硅荧光纳米微球的制备，尤其是涉及一种采用微波辅助加热的技术缩短制备荧光二氧化硅纳米颗粒的时间的方法。本发明还涉及利用该微波加热技术所制备的稀土荧光二氧化硅纳米颗粒及其用途。

背景技术

具有各种结构及荧光性质的荧光生物标记探针在基因组学、蛋白质组学及生物芯片等现代生命科学与生物技术中发挥着不可替代的重要作用，而现代生命科学与生物检测技术的发展与进步也在很大程度上依赖着荧光生物标记探针的使用及荧光检测方法学的发展与进步。目前已经发展的荧光免疫分析的标记物，包括量子点、有机荧光染料及稀土荧光二氧化硅纳米颗粒。尽管这些荧光纳米探针具有优良的光稳定性和强的荧光信号放大效应，但量子点的强毒性限制了其发展，有机荧光染料多为物理掺杂容易发生荧光泄露，且均受到检测灵敏度的限制。稀土荧光二氧化硅纳米探针作为近几年新兴荧光标记材料，包含多个荧光基团，起到信号放大的作用，同时，共价交联掺杂方式，很大程度上克服了荧光基团的泄露问题。

长春应化所和大连理工大学率先开展了纳米稀土荧光生物标记探针的制备与应用研究工作，初步建立了几种粒径在25-55纳米的稀土荧光生物标记探针的制备技术。稀土元素主要是Eu³⁺、Tb³⁺、Sm³⁺等，它们能与某些特定的配合物形成强荧光络合物。稀土络合物具有以下优异的荧光性质：(1)荧光寿命长。(2)激发光谱带较宽。(3)发射光谱带窄。(4)Stokes位移大。(5)激发波长具有配体的特性，即随配体的变化而变化，发射波长则具有稀土离子的性质，即不随配体的变化而变化。稀土络合物主要是Eu³⁺、Tb³⁺、Sm³⁺等与一些β-二酮化合物，如邻菲罗啉类化合物，水杨酸类化合物，联吡啶类化合物等所形成的络合物，其中对于分子上带有磺酰氨基等活性基团的稀土配体，可直接与硅纳米颗粒键合，但对于带有没有活性但可被活化的功能基团的稀土配体，需通过交联试剂(如EDC)进行稀土配合物的固定化。结果表明，纳米稀土荧光生物标记材料无论在荧光强度还是在光稳定性上都具有远优于稀土配合物荧光标记物的良好性能，预示了其在高灵敏度荧光标记生物分析技术中的良好应用前景。

中国专利CN101225306A公开了一种荧光稀土络合物硅纳米颗粒的制备方法，将稀土络合物循环键合在硅纳米颗粒表面，从而使键合在其表面的荧光稀土络合物数量大大增加，有效地提高了荧光二氧化硅纳米颗粒的荧光强度。但该种循环键合的方式操作繁琐、费时费力，不利于该种标记物的广泛应用。

中国专利CN102504808A公开了一种稀土荧光二氧化硅纳米颗粒的制备方法，采用油包水微乳体系合成空白二氧化硅纳米颗粒，并事先让带有功能团的硅烷试剂和稀土离子配合物充分反应而形成前驱体，然后直接在油包水微乳体系中加入前驱体，即可将大量的稀土离子配合体修饰到每个二氧化硅纳米颗粒的表面，再加入稀土离子与配合体螯合，该方法制备简单，颗粒大小均一，荧光强度高，但颗粒表面化学修饰过程用时较长。

以上专利所述制备的稀土荧光二氧化硅纳米颗粒具有荧光强度强、稳定好、易于标记等特点，但用时较长，因此在保留上述特点的前提下，如何缩短反应时间，提高反应效率，是待解决的一项问题。本发明通过微波加热的方式缩短了反应时间、提高了生产率、同时提高了产品质量，使制备的稀土荧光纳米颗粒的荧光寿命更长。而且利用微波加热技术辅助制备稀土荧光二氧化硅纳米颗粒的制备方法尚未见报道。

发明内容