一种量子点荧光微球及其制备方法与流程

本发明属于纳米功能材料设计领域，主要涉及到一种量子点荧光微球及其制备方法。

背景技术：

1、荧光微球是一种重要的功能微球，在许多领域尤其是生物医学领域有着重要的应用。例如荧光免疫分析、基因分析、细胞分类与成像等领域。目前使用的荧光微球多是以有机荧光染料作为荧光物质的聚合物微球，其尺寸较大，一般在微米级别，并且有机荧光染料存在固有的荧光激发光谱窄，荧光发射光谱宽，容易光漂白等不足，在很大程度上限制了其应用。

2、目前有关于量子点二氧化硅这类荧光微球的相关研究，使用的量子点主要是采用油相体系高温合成，量子点一般溶于非极性溶剂，而二氧化硅的合成则主要是在水相或者醇相中进行，为了合成量子点二氧化硅球，往往采用以下策略：量子点进行配体交换后，在极性溶剂中，基于stober方法合成量子点二氧化硅微球，量子点弥散分布在微球中。该方法中一方面配体交换会导致量子点的荧光强度下降，另一方面该种方法制备的量子点二氧化硅微球的存在量子点分布不均匀的问题，荧光微球的荧光均匀性差。

技术实现思路

1、本发明的目的是基于上述合成方法的不足，提出一种量子点二氧化硅荧光微球的制备方法，无需进行量子点配体交换，即可合成尺寸均匀的量子点二氧化硅荧光微球。

2、为实现上述目的，根据本发明的第一个方面，本发明采用以下技术方案

3、一种量子点荧光微球，其特征在于，所述量子点荧光微球为核壳结构，二氧化硅微球模板进行巯基功能化后获得表面修饰后的二氧化硅微球模板，表面修饰后的二氧化硅微球模板与量子点表面金属离子相互作用形成稳定的量子点荧光微球，在量子点荧光微球的表面进行二氧化硅包覆。通过对最外层壳层表面进行官能团修饰，实现对于生物分子的偶联，从而应用于高灵敏生物分子分析与检测。

4、在采用上述技术方案的基础上，本发明可以采用以下进一步的技术方案，或对这些进一步的技术方案组合使用：

5、所述二氧化硅微球形状是类似球状结构，采用法合成，其尺寸在70-350nm之间，

6、二氧化硅微球表面的原有主要官能团是羟基官能团，所述二氧化硅微球表面修饰，是使用巯基硅烷与二氧化硅微球反应，取代表面原有的羟基官能团，获得巯基功能化的二氧化硅微球模板。

7、二氧化硅量子点微球表面进行二氧化硅包覆，包覆的二氧化硅壳层的厚度为10～20nm。包覆的二氧化硅也经与巯基硅烷反应。

8、所述的巯基硅烷优选3-巯基丙基三甲氧基硅烷、γ-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷，但是不局限于所列巯基硅烷。

9、量子点为ii-vi或iii-v族半导体材料，包括znse、cdse、cds、cdte、inp、znse/zns、cdse/zns、cds/zns、cdte/zns、inp/zns、cdse/znse、cds/znse、cdte/znse、cdse/cds、inp/cds、cdte/cds、cds/znxcd1-xs、znse/znxcd1-xs、cdse/znxcd1-xs、cdte/znxcd1-xs、inp/znxcd1-xs、znse/cds/zns、cdse/cds/zns、cdte/cds/zns或inp/cds/zns，其中0<x<1。优选cdse/zns。

10、量子点粒径为1-15nm，采用油相的方法合成。

11、为实现上述目的，根据本发明的第二个方面，本发明采用以下技术方案

12、一种量子点荧光微球的制备方法，包括以下步骤：

13、s1:二氧化硅微球模板制备；

14、s2:二氧化硅微球偶联量子点；

15、s3:二氧化硅量子点微球表面生长二氧化硅壳层；

16、其中，二氧化硅微球表面修饰方法包括以下步骤：

17、1-1)将二氧化硅微球分散在无水乙醇中，其浓度优选为5mg/ml，加入氨水，然后加入巯基硅烷，加热搅拌反应，得巯基功能化的二氧化硅微球粗产品；其中加热温度优选为40℃，搅拌速度优选为250rad/min，反应时间优选为4h；

18、1-2)步骤1-1)得到的巯基功能化的二氧化硅微球粗产品离心后保留沉淀物，沉淀物加入无水乙醇超声分散后再次离心保留沉淀物，该步骤重复多次后，将沉淀物超声分散在无水乙醇中，得巯基功能化的二氧化硅微球乙醇溶液，其浓度优选为10mg/ml，所涉及到的离心操作，其离心速度优选为10000～13000rpm，离心时间优选为5～10min；

19、二氧化硅微球偶联量子点可以采用以下步骤：

20、2-1)、巯基功能化的二氧化硅微球乙醇溶液离心后，沉淀加入正丁醇超声分散后离心保留沉淀物，沉淀物加入正丁醇超声分散后离心保留沉淀物，沉淀物加入氯仿超声分散后离心，沉淀物最终分散在氯仿中，得巯基功能化的二氧化硅微球氯仿溶液；其中，巯基功能化的二氧化硅微球氯仿溶液的浓度优选为10mg/ml，其中所涉及的离心操作，离心速度优选为10000～13000rpm，离心时间优选为5～10min；

21、2-2)、步骤2-1)所得巯基功能化的二氧化硅微球氯仿溶液与量子点氯仿溶液混合，二者的比例优选为1:1，避光反应，得量子点荧光微球粗产品；预选放置在旋转混匀器上或者使用其它混匀装置上进行反应，反应时间优选为1.5h。

22、2-3)、步骤2-2)所得量子点荧光微球粗产品离心后保留沉淀物，沉淀加入氯仿超声分散后离心保留沉淀物，沉淀加入正丁醇超声分散后离心保留沉淀物，沉淀物加入无水乙醇超声分散后离心保留沉淀物，将沉淀物超声分散在无水乙醇中，其浓度优选为10mg/ml，所涉及到的离心操作，其离心速度优选为10000～13000rpm，离心时间优选为5～10min。

23、量子点荧光微球表面进行二氧化硅包覆的处理步骤包括：

24、3-1)量子点荧光微球乙醇溶液离心后，沉淀加入无水乙醇，超纯水，氨水，巯基硅烷，避光反应得到二氧化硅壳层包覆的量子点荧光微球粗产品，其中量子点荧光微球与无水乙醇的比例优选为100mg:10ml，量子点荧光微球与超纯水的比例优选为100mg:7.504ml，量子点荧光微球与氨水的比例优选为100mg：2.592g，量子点荧光微球与巯基硅烷的比例优选为100mg：0.15ml；反应温度优选为40℃，反应时间优选2h；

25、3-2)步骤3-1)所述二氧化硅壳层包覆的量子点荧光微球粗产品离心后保留沉淀，沉淀物加入无水乙醇超声分散后离心后保留沉淀物，沉淀物加入超纯水超声分散后离心保留沉淀物，沉淀物超声分散在超纯水中，其浓度优选为10mg/ml。

26、本发明的有益效果是：

27、(1)本发明提出了一种量子点荧光微球及其制备方法，选取不同粒径大小的二氧化硅球及具有不同发射光谱特征的荧光量子点，无需进行量子点配体交换即可制备高性能量子点荧光微球。

28、(2)本发明制备获得的量子点荧光微球的粒径范围为80-400nm，颗粒度和形貌均一。

29、(3)本发明所提供的制备方法将油相量子点通过配位作用结合在二氧化硅微球的表面，再进行二氧化硅壳层包覆，量子点荧光微球具有高稳定性。

30、(4)本发明制备的量子点荧光微球表面为二氧化硅，具有很好的生物相容性，可以很好的进行表面官能团修饰应用于生物分子分析与检测。