[发明专利]一种集成聚集诱导发光荧光分子与光子晶体的传感微球及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种集成聚集诱导发光荧光分子与光子晶体的传感微球及其制备方法与应用。该传感微球包括光子晶体微球组成；光子晶体微球上具有面心立方有序大孔结构，其孔壁含有聚集诱导发光分子。它包括如下步骤制备：1)外相包括硅油，内相为二氧化硅纳米颗粒的水相分散液，将外相和内相流入混合，完成晶体生长，得到光子晶体球；2)将咪唑离子液体单体、交联剂、HMPP光引发剂溶解在聚集诱导发光分子水溶液中，得到含有聚集诱导发光分子的预聚液；将制备好的光子晶体模板球浸渍在预聚液中，进行聚合反应，得到复合模板球；将复合模板球中二氧化硅刻蚀，即得。本发明将传感阵列、聚集诱导发光与光子晶体技术集成联用，应用于毒品检测中。

技术领域

本发明涉及一种集成聚集诱导发光荧光分子与光子晶体的传感微球及其制备方法与应用，属于光子晶体技术领域。

背景技术

传感阵列识别方法模仿了哺乳动物的鼻子和舌头的嗅觉和味觉。虽然人类只有400个活跃的嗅觉受体，但是可以识别并区分超过10000种气味。嗅觉系统的特异性并不来源于与分析物对应的特异性受体，而是利用几百个受体产生的综合响应模式去识别。受此启发，阵列中的受体可能会和多种分析物结合，但是对每种分析物都会产生不同程度的响应。得到的指纹信息为独立的分析物或者是多种分析物组成的混合物提供了特征响应模式。这些受体是具有交叉响应性的，而非对某一种分析物具有高度特异性。事实上，选择性较差的受体可能反而利于阵列识别，因为交叉响应性增强了，可以提取更多的信息。另外，传感阵列可以实现某种结构未知的分析物或者成分未知的混合物的鉴别。

荧光材料在传感器和生物医学成像中具有广泛的应用。在传统荧光化合物浓度较高的情况下，荧光强度会减弱甚至不发光。这种现象称为“浓度猝灭”。其主要原因与聚集体的形成有关，这称为“聚集引起的荧光猝灭”。然而，2001年唐本忠等发现一种与传统的荧光淬灭ACQ相反的现象，一些分子在溶液中完全不发光或者发光很弱，但是在聚集态或者固体时，荧光出现或者比之前增强几十或者几百倍，由于是聚集导致的这种现象，所以被称为“聚集诱导发光”。聚集诱导发光的原理多是基于分子运动受限引起的π-π共轭及导致荧光增强。

光子晶体是一种具有鲜艳的结构颜色的光子纳米材料它具有空间有序的晶格结构。由于介电材料的周期性排列，电介质晶格散射的光干涉(如布拉格散射)使光子晶体具有光子禁带。如果某种光的波长或频率与禁带匹配，那么这些光无法在光子晶体中传播。光子禁带的带宽受以下几个因素影响：高低介电材料折射率的对比度(低介电材料通常是空气)、结构的对称性和周期性以及高折射率材料的填充率和形貌。光子禁带这种特性使得光子晶体材料，在高效微波天线、微型激光器、传感器、显示器、光纤等领域取得了重要的应用成果。

发明内容

本发明的目的是提供一种集成聚集诱导发光荧光分子与光子晶体的传感微球及其制备方法与应用。本发明可实现将传感阵列、聚集诱导发光与光子晶体技术集成联用，对于复杂分析物体系的多维度分析，满足对毒品现场检测、多批次抽检的检测需求。

本发明提供的一种集成聚集诱导发光荧光分子与光子晶体的传感微球，该传感微球包括光子晶体微球组成；

所述光子晶体微球上具有面心立方有序大孔结构，其孔壁含有聚集诱导发光分子。

本发明中，所述光子晶体微球的反射波长可为400～750纳米，光子晶体微球的粒径可为0.3～3毫米。

本发明集成聚集诱导发光荧光分子与光子晶体的传感微球可在聚离子液体水凝胶反模板膨胀或收缩时产生颜色变化与荧光强度变化。

本发明还提供了上述的集成聚集诱导发光荧光分子与光子晶体的传感微球的制备方法，包括如下步骤：1)光子晶体球的制备：外相包括硅油，内相为二氧化硅纳米颗粒的水相分散液，将所述外相和所述内相流入混合，完成晶体生长，得到光子晶体球；