[发明专利]一种零串扰的颜色指定的光开关双色荧光聚合物纳米粒子及其应用

说明书

本发明公开了一种信号零串扰的颜色指定的光开关双色荧光聚合物纳米粒子及应用。以甲基丙烯酸甲酯、红色的荧光染料四苯基卟啉和具有光开关荧光特性的二芳基乙烯化合物为原料，仅仅利用两种染料独特的光化学特性，采用一步细乳液聚合法实现了一种信号零串扰的光开关双色荧光聚合物纳米粒子的制备。同时，通过简单调控两种染料的混合比例，该纳米粒子能够展现出不同的终态荧光信号。本发明得到的光开关荧光聚合物纳米粒子在紫外光和可见光的照射下表现出快速、可逆的荧光开关的特性以及高的荧光对比度。具有合成方法简易，稳定的水分散性，粒径小等优点，适于放大生产和实际应用，在信息加密、防伪标签、可擦写图案等技术领域有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种指定的双色荧光信号零串扰的光开关材料的制备和应用，具体来说，涉及基于含红色荧光染料四苯基卟啉TPP和具有光开关荧光性质的二芳基乙烯化合物BDTEO4的光开关双色荧光聚合物纳米粒子的制备及应用，属于化学材料制备、显示材料领域。

背景技术

光开关荧光聚合物纳米粒子在信息加密防伪，光学数据存储，超高分辨率生物成像等领域具有潜在的应用价值。一般来说，光开关荧光功能是将一些有机光致变色化合物，如螺噁嗪类化合物、螺吡喃类化合物，二芳基乙烯类化合物引入到纳米粒子中，通过调控光照条件来转变有机分子的结构从而实现荧光的转变。

通过将疏水的有机染料分子引入到聚合物纳米粒子体系中制备光开关荧光聚合物纳米粒子实现荧光的颜色或明/暗状态的调控。这种核-壳结构的聚合物纳米粒子为有机染料分子提供了疏水环境，有利于增加其在水相中的溶解度从而提高其在水相体系中的荧光强度，同时还可以有效降低其在生物应用中可能产生的毒性。迄今为止，已经有多种方法用于制备光开关荧光聚合物纳米粒子，如自组装，微乳液聚合和细乳液聚合等。其中细乳液聚合方法因其步骤简单，所制备的纳米粒子尺寸较小，小于200nm，稳定性好，易于控制给受体比例而得到广泛的应用。

目前为止，已经有多种不同性能的光开关荧光聚合物纳米粒子被开发和报道出来，通过将不同性质的结构单元进行改性引入纳米颗粒中，以满足不同的性能要求。而单发射的荧光开关在实际应用中遇到了一些局限性，比如在生物学领域中易受到背景自身荧光的干扰、光电器件领域中有限的发射条件，因此大大限制了其应用的领域。这就使得多色或双色的光开关荧光系统受到研究者广泛的兴趣，例如白光的调控，应用于复杂地逻辑设备，高级的信息防伪功能，使得光开关荧光体系的应用领域进一步的扩展开来并促进了一系列相关领域的变革和发展。

在各种双色或多色光开关荧光纳米材料中，特定颜色的光开关双色荧光聚合物纳米颗粒可以通过调整其自身的双发射信号的特性来实现更精确的识别和实时成像，从而获得更准确和可靠的结果。对于这种体系，传统的方法是将不同的荧光团与光开关分子结合，利用荧光能量转移FRET的方式，实现指定荧光状态的可逆调控。另一种则相反，抑制能量转移的方式，采用染料分子的本身不同的激发态能级实现不同荧光状态的调控。

尽管上述系统多角度展示了不同原理来实现荧光颜色特异性的光调控，但是荧光猝灭的低效率使得不同荧光信号之间产生了相互干扰，这不利于实现特定发射颜色的光调节，这就意味着需要精心设计具有不同发射特性的染料和采取有效的能量转移的方式，这无疑增加了光开关双色荧光聚合物实验的难度和工作量。

如何避免使用繁冗的合成步骤和其他的一些能量转移的方式，仅仅利用染料分子各自的光化学特性来开发出一种具有零串扰的指定颜色的双色可调控光开关荧光聚合物体系的材料成为了急需突破的难题。因此，发明一种简单、低成本、高对比度的零串扰的颜色指定的可逆光开关双色荧光聚合物纳米粒子就有着相当重要的现实意义和应用前景。