一种嵌入钙钛矿量子点的介孔结构光学探针及其制备方法和应用

本发明属于即时检测载体，涉及一种嵌入钙钛矿量子点的介孔结构光学探针及其制备方法和应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息旨在增加对本发明总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、为了提高癌症筛查的效率，尽可能降低死亡率，在临床上开发先进的检测技术至关重要。荧光免疫横向流动免疫检测法（lfa）技术作为即时检测（poct）的主要形式之一，一直备受关注。它不仅具有令人满意的灵敏度、准确性和特异性，而且具有简单、方便、快速和成本效益的优点。光学探针是影响荧光免疫横向流动免疫检测法（lfa）分析性能的决定性因素，荧光探针已被开发用于生物标志物的定量检测，lfa的分析灵敏度也得到了有效提高。

3、钙钛矿量子点具有优异的光学稳定性，并且具有非常强的发光强度，具有激发谱范围较大、发射谱较窄、斯托克斯位移较大等特点，在荧光光谱检测应用更具优势。但在大气环境中表现出不稳定的光学性能，当它暴露在空气中时，通常很容易分解成其他成分，这严重限制了它的实际应用。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明的第一个目的在于提供一种嵌入钙钛矿量子点的介孔结构光学探针的制备方法，所述制备方法具有物理保护，增强稳定性，提高光转换效率，高灵活性和透明度等优点。

2、本发明的第二个目的在于提供上述方法制备的光学探针，所述光学探针具有优异的光学性能，在水相环境中具有高水溶性，稳定性及功能性。

3、本发明的第三个目的在于提供上述光学探针的应用，所述光学探针用于生物成像，荧光标记或传感器等领域。

4、一种嵌入钙钛矿量子点的介孔结构光学探针的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

5、（1）、将甲基溴化铵粉末和铅基粉末溶解于有机溶剂中，超声处理，得到前驱体溶液；

6、（2）、将溴化十六烷基三甲基（ctab），乙醇，水，氨水及正硅酸四乙酯（teos）混合，加热，离心收集沉淀，加入硝酸铵乙醇溶液，经搅拌，烘干，得到介孔二氧化硅粉末；

7、（3）、将步骤（2）得到的介孔二氧化硅粉末溶于步骤（1）得到的前驱体溶液，加入聚甲基丙烯酸甲酯（pmma）的氯仿溶液，加热，得到嵌入钙钛矿量子点的介孔结构，记为mapbcl3@sio2-pmma；

8、（4）、将步骤（3）得到的嵌入钙钛矿量子点的介孔结构，聚丙烯酸（paa）及有机溶剂混合，进行加热搅拌，离心得到所述光学探针，记为mapbcl3@sio2-pmma-paa。

9、进一步地，步骤（1）中，所述铅基粉末为pbbr2粉末，pbcl2粉末或pbi2粉末。

10、进一步地，步骤（1）中，所述甲基溴化铵粉末，铅基粉末及有机溶剂的质量体积比为（0.01-0.04） g：（0.01-0.08） g：（0.5-2） ml。

11、进一步地，所述有机溶剂为n，n-二甲基甲酰胺（dmf），甲苯或氯仿等。

12、进一步地，步骤（2）中，所述溴化十六烷基三甲基，乙醇，水，氨水，正硅酸四乙酯及硝酸铵的乙醇溶液的质量体积比为（0.3-0.7） g：（2-6） ml：（40-60） ml：（200-300） μl：（1-3） ml：（40-80） ml。

13、进一步地，步骤（2）中，所述氨水的浓度为25wt.%。

14、进一步地，步骤（2）中，所述硝酸铵的乙醇溶液的密度为4-8 g/l。

15、进一步地，步骤（2）中，所述加热的温度为40-80℃，时间为2-5 h；所述搅拌的时间为1-3 h；所述烘干的温度为50-70℃。

16、进一步地，步骤（3）中，所述介孔二氧化硅粉末，聚甲基丙烯酸甲酯及前驱体溶液的质量体积比为（0.04-0.06） g：（0.3-0.6） g：（0.2-0.7） ml。

17、进一步地，步骤（3）中，所述聚甲基丙烯酸甲酯的氯仿溶液采用以下步骤制备：将聚甲基丙烯酸甲酯溶于氯仿溶液，搅拌，得到所述聚甲基丙烯酸甲酯的氯仿溶液；聚甲基丙烯酸甲酯及氯仿溶液的质量体积比为（0.3-0.7） g：（3-5） ml。

18、进一步地，所述氯仿溶液的密度为1.0-2.5 g/ml。

19、进一步地，步骤（3）中，所述加热的温度为60-90℃，时间为20-40 min。

20、进一步地，步骤（4）中，所述嵌入钙钛矿量子点的介孔结构，聚丙烯酸及有机溶剂的质量体积比为（2-4） mg：（8-15） mg：（3-8） ml。

21、进一步地，步骤（4）中，所述有机溶剂为n，n-二甲基甲酰胺，甲苯或氯仿等。

22、进一步地，步骤（4）中，所述加热搅拌的温度为70-90℃，转速为2000-4000 rpm，时间为20-40 min。

23、进一步地，步骤（4）中，所述离心的转速为12000-16000 rpm，时间为10-20 min；离心的目的为去除过量的聚丙烯酸。

24、进一步地，步骤（4）中，所述离心后还需进行洗涤纯化。

25、本发明采用高度有序的介孔材料作为模板来引导纳米颗粒的受限生长，并使它们相互隔离。使用毛细管力来填充模板。由于n，n-二甲基甲酰胺（dmf）和二氧化硅之间的界面表面张力相对较低，溶解的钙钛矿前体可以以最小的电阻携带在通道内。此外，钙钛矿晶体形成的化学成分不涉及任何可能需要后续提取的副产物的形成。纳米晶体的结晶是由溶剂蒸发时逐渐过饱和引起的。

26、本发明采用了聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸甲酯共同包裹嵌入钙钛矿量子点的介孔结构，内层与中层通过物理吸附力和范德华力相连，外层通过化学键连接中、内层结构，旨在保护钙钛矿量子点、提高其光学稳定性和在水溶液中的溶解度。这种设计不仅有效地保护了钙钛矿量子点的结构完整性，还提高了其在水相环境中的稳定性和溶解度，为其在生物医学和传感器领域的应用提供了可靠支持。

27、上述方法制备的嵌入钙钛矿量子点的介孔结构光学探针，所述嵌入钙钛矿量子点的介孔结构光学探针是胶束状结构，其内层为钙钛矿量子点mapbx3，x表示cl、br或i的一种嵌入介孔二氧化硅材料，中层为聚甲基丙烯酸甲酯（pmma），外层为良好溶解性材料聚丙烯酸（paa），内层与中层通过物理吸附力和范德华力相连，外层通过化学键连接中、内层结构。

28、上述光学探针的应用，所述光学探针可用于生物成像或荧光标记领域。

29、本发明利用嵌入钙钛矿量子点的介孔结构，在其外部结合聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸甲酯共同包裹，提高水溶性和稳定性，实现了嵌入钙钛矿量子点的介孔结构在即时检测（poct）中作为荧光探针的应用。

30、有益效果：（1）、本发明利用嵌入钙钛矿量子点的介孔结构，在其外部结合聚丙烯酸和聚甲基丙烯酸甲酯共同包裹，通过聚甲基丙烯酸甲酯更好提供物理保护层，隔绝水氧渗透，增强光转换效率，解决了嵌入钙钛矿量子点的介孔结构在水溶液中隔绝水氧的难题，充分发挥了其优异的光学性能。所用制备方法具有原料易得，成本低及操作简单等优势。

31、（2）、本技术方案制备的光学探针在水相环境中具有高水溶性，稳定性及功能性，为光学探针在生物成像，荧光标记及传感器等领域的应用提供了新的可能，具有重要的应用价值。