[发明专利]一种将疏水性纳米粒子转变为亲水性纳米粒子的制备方法

说明书

一种将疏水性纳米粒子转变为亲水性纳米粒子的制备方法，在油酸盐配体附着上转换纳米粒子的表面氧化和特异性纳米探针的制备过程中包括以下步骤：（1）、纳米粒子尺寸的筛选操作步骤；（2）、纳米粒子表面油酸盐配体的氧化操作步骤；（3）、纳米粒子表面枝接偶联剂的操作步骤；（4）、特异性纳米探针的制备操作步骤，步骤（2）纳米粒子表面油酸盐配体的氧化操作步骤是以H₂O₂作为氧化剂进行的。针对表面改性中存在的问题，采用过氧化氢作为氧化剂，在使用过程中不能衍生新产物对目标材料的氧化过程产生干扰,避免了像勒米厄‑冯鲁德洛夫试剂氧化法操作过程中所产生的MnO₂副产品(沉淀物)对纳米粒子表面氧化及分离工作带来的干扰。

技术领域

本发明涉及一种将疏水性纳米粒子转变为亲水性纳米粒子的高效率制备方法。

背景技术

作为一种新型生物发光标记材料，稀土掺杂上转换纳米粒子由于具有毒性小、化学稳定性高、光稳定性好、光穿透能力强、无背景荧光等特点，在生物标记和生物分子检测中具有潜在的应用价值。当前，人们发展了诸如水(溶剂)热、热分解和液相共沉淀等合成方法来制备上转换纳米粒子。由于纳米材料生长机制等的缘故，使所合成的上转换材料在纳米粒子的外表面通常附着大量的疏水性有机配体(例如油酸盐等)，这些配体的烷基长链一致指向外层，导致上转换纳米粒子呈现明显的疏水特性，因此纳米粒子既不溶于水，又难于与生物分子耦联形成特异性纳米生物探针。

一个解决方法是，对这些疏水的纳米粒子进行表面修饰或改性，使其表面附着亲水性的活性官能团(例如羧基或氨基等)，这样有利于耦联生物分子。表面修饰方法有SiO₂包覆法、静电层包裹法、配体交换法、自组装法和配体氧化法等。目前，人们通常使用配体氧化法，将纳米粒子的疏水性表面转变为亲水性，以实现表面改性的目的，为进一步的生物分子耦联工作做铺垫。简要的流程就是，直接使用勒米厄-冯鲁德洛夫试剂(Lemieux-vonRudloff reagent：含5.7 mmol/L KMnO₄，0.105 mmol/L NaIO₄的水溶液^{[1, 2]})对表面附着油酸或亚油酸的疏水性纳米粒子进行氧化，使纳米粒子表面配体中所含有的碳-碳双键(R-HC=CH-R´)断裂而形成壬二酸配体。然而，在这一氧化过程中，Lemieux-von Rudloff 试剂滴加到纳米粒子分散体系（例如，环己烷、叔丁醇或水）中溶液呈现紫色，加热到40℃时溶液底部开始出现土黄色沉淀，连续加热搅拌48 h后溶液呈现浅棕色。这些浅棕色沉淀物为MnO₂，表明在连续的搅拌加热过程中KMnO₄对碳-碳双键的氧化作用被极大地削弱。此外，在这个溶液中也十分困难将沉淀的MnO₂粒子与上转换纳米粒子进行有效的分离。因此，大量沉淀出的MnO₂给纳米粒子的表面改性带来严重的困扰。

参考文献：

[1] R. U. Lemieux and E. Von Rudloff, “Periodate–permanganate oxidations:I. Oxidation of olefins,” Canadian Journal of Chemistry, vol. 33, no. 11, pp.1701–1709, 1955.

[2] Zhigang Chen, Huili Chen, He Hu, Mengxiao Yu, Fuyou Li, Qiang Zhang,Zhiguo Zhou, Tao Yi, Chunhui Huang, “Versatile synthesis strategy forcarboxylic acid-functionalized upconverting nanophosphors as biologicallabels,” Journal of the American Chemical Society, vol. 130, no. 10, pp.3023–3029, 2008。

发明内容