一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法

本发明涉及荧光探针制备，具体的说是一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法。

背景技术：

1、半导体量子点(qds)被认为是有潜力的荧光探针材料，相较于传统的有机荧光分子，量子点具有高量子产率、强信号强度、宽激发带和高抗光漂白性等优点，在生物医学成像、诊断和治疗等生物相关领域中具有广泛的应用前景。高性能的量子点通常需要在非极性溶剂中制备，不具有生物相容性，严重影响了其在生物领域的应用。构建量子点荧光微球具有比单一量子点更高的荧光强度，可同时达到荧光信号放大、生物相容性好、纯化便捷等优势，成为目前最前沿的量子点水溶性修饰技术。

2、现有的量子点微球合成技术主要包括聚合物溶胀、层层自组装、微球表面原位制备量子点以及在微球形成过程中直接引入量子点等，但聚合物溶胀的方法量子点在微球中分布不均一且容易在极性溶剂中泄露出来，层层自组装方法合成过程繁琐耗时，微球表面原位制备方法则量子点发光性能较差，在微球形成过程中直接引入量子点也面临着重复性差，尺寸不可控等弊端。除此以外，现有的多色量子点制备方法还存在以下问题：一、由于量子点对天然有机配体钝化的荧光敏感性，微球制备过程中量子点表面的预修饰可能导致不可逆量子产率(qy)损失；二、量子点微球在不同应用环境中(血清、全血、脊髓液等)的长期不稳定性也是影响其生物应用的关键；三、常用的微球构建方法在制备多色量子点微球时，由于量子点在微球中处于集中状态，可能会遇到福斯特能量共振转移和光子再吸收现象，导致荧光损失，甚至影响多色量子点微球结果；四、难以有效控制量子点的形貌结构，由于量子点微球作为荧光探针时，形貌结构的不同会影响其与目标分析物的结合效率，在不同的检测方法中不同的形貌有着不同的结合效率；以上弊端严重影响了量子点微球作为荧光探针应用于生物相关领域。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，以解决量子点形貌难以有效控制的问题。

2、为了解决以上技术问题，本发明采用的具体方案为：一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，将至少两种溶于非极性溶剂中的不同发射波长的量子点与表面活性剂组成的胶束溶液搅拌混合，除去溶剂后采用两亲性聚合物缠绕，即制得多色量子点微球；控制搅拌速率以及表面配体为硫醇类的量子点比例以实现多色量子点微球有序/无序结构的可控调节。

3、作为上述技术方案的进一步优化，包括以下步骤：s1：将至少两种不同发射波长的量子点分别溶于非极性溶剂中，得到量子点溶液，备用；

4、s2：将表面活性剂加入去离子水中得到胶束溶液；

5、s3：在磁力搅拌下将量子点溶液加入胶束溶液中，并控制磁力搅拌速率为800-1000rpm、表面配体为硫醇类的量子点比例大于等于30％，得到多色有序结构量子点胶束微球溶液，当磁力搅拌速率或量子点比例不满足上述条件时得到多色无序结构量子点胶束微球溶液；

6、s4：去除量子点胶束微球溶液中的非极性溶剂，采用两亲性聚合物缠绕于量子点胶束微球表面，离心洗涤，得到多色有序/无序结构量子点微球。

7、作为上述技术方案的进一步优化，步骤s4中，采用两亲性聚合物缠绕于量子点胶束微球表面之后，采用二氧化硅包覆于两亲性聚合物外部，再对二氧化硅钝化处理，然后离心洗涤，得到多色有序/无序结构包硅量子点微球。

8、作为上述技术方案的进一步优化，所述的非极性溶剂为正己烷、氯仿、甲苯或环己烷，量子点溶液的浓度为2.0×10-6-4.0×10-6m。

9、作为上述技术方案的进一步优化，量子点包括绿色量子点、红色量子点或蓝色量子点，绿色量子点的表面配体为十二烷基硫醇或十八烷基硫醇，红色量子点、蓝色量子点的表面配体为三辛基氧膦、三辛基膦、油酸或油胺。

10、作为上述技术方案的进一步优化，步骤s1中，所述的量子点为核壳结构量子点和/或多壳层结构量子点，发射波长范围为440-700nm，粒径为12-15nm。

11、作为上述技术方案的进一步优化，核壳结构量子点为cdse/cds、cdse/zns、znse/zns或zncds/zns，多壳层结构量子点为cdse/cds/zn、cdse/znse/zns、cdse/cds/zn0.5cd0.5s/zns、cdse/cds/znxcd1-xs/zns、cuinzns/zns或inp/gap/zns。

12、作为上述技术方案的进一步优化，步骤s2中，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、十六烷基三甲氧基溴化铵或十二烷基三甲氧基溴化铵，表面活性剂浓度为其临界胶束浓度的1.2-3倍。

13、作为上述技术方案的进一步优化，两亲性聚合物为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚丙烯酸或聚丙烯酞胺类，通过室温乳化形式缠绕于量子点微球表面，乳化时间为10-40min。

14、作为上述技术方案的进一步优化，二氧化硅包覆通过法或反向微乳液法进行。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

16、1、本发明通过直接调控表面配体为硫醇类的量子点比例以及磁力搅拌速率即可得到多种颜色有序/无序结构的量子点荧光微球，以控制量子点的形貌结构，能有效提升与目标抗体或抗原结合率，提升检测结果的灵敏度和准确性。

17、2、本发明直接采用大粒径(12-15nm)不同发射峰的量子点进行微球制备，尺寸大于波尔半径(7-10nm)，有效避免了量子点之间发生能量共振转移而造成的荧光损耗。

18、3、本发明采用温和微乳液技术，利用表面活性剂形成的胶束体系与非极性溶剂快速去除以形成量子点微球，量子点表面配体不受影响，可以最大程度保护其原始发光性能。

19、4.本发明将两亲性聚合物与二氧化硅双重包覆技术相结合，能够阻隔外界尤其是生物环境的各种干扰，稳定性得到有效提升。

20、5.本发明制备的多色有序量子点微球可作为标记材料应用于生物标记、体外诊断等领域中。

技术特征：

1.一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，其特征在于，将至少两种溶于非极性溶剂中的不同发射波长的量子点与表面活性剂组成的胶束溶液搅拌混合，除去溶剂后采用两亲性聚合物缠绕，即制得多色量子点微球；控制搅拌速率以及表面配体为硫醇类的量子点比例以实现多色量子点微球有序/无序结构的可控调节。

2.根据权利要求1所述的一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，其特征在于，步骤s4中，采用两亲性聚合物缠绕于量子点胶束微球表面之后，采用二氧化硅包覆于两亲性聚合物外部，再对二氧化硅钝化处理，然后离心洗涤，得到多色有序/无序结构包硅量子点微球。

4.根据权利要求2所述的一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，其特征在于，所述的非极性溶剂为正己烷、氯仿、甲苯或环己烷，量子点溶液的浓度为2.0×10-6-4.0×10-6m。

5.根据权利要求1所述的一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，其特征在于，量子点包括绿色量子点、红色量子点或蓝色量子点，绿色量子点的表面配体为十二烷基硫醇或十八烷基硫醇，红色量子点、蓝色量子点的表面配体为三辛基氧膦、三辛基膦、油酸或油胺。

6.根据权利要求1所述的一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述的量子点为核壳结构量子点和/或多壳层结构量子点，发射波长范围为440-700nm，粒径为12-15nm。

7.根据权利要求6所述的一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，其特征在于，核壳结构量子点为cdse/cds、cdse/zns、znse/zns或zncds/zns，多壳层结构量子点为cdse/cds/zn、cdse/znse/zns、cdse/cds/zn0.5cd0.5s/zns、cdse/cds/znxcd1-xs/zns、cuinzns/zns或inp/gap/zns。

8.根据权利要求2所述的一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，其特征在于，步骤s2中，所述的表面活性剂为十二烷基硫酸钠、聚乙二醇辛基苯基醚、十六烷基三甲氧基溴化铵或十二烷基三甲氧基溴化铵，表面活性剂浓度为其临界胶束浓度的1.2-3倍。

9.根据权利要求2所述的一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，其特征在于，两亲性聚合物为聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙烯醚、聚丙烯酸或聚丙烯酞胺类，通过室温乳化形式缠绕于量子点微球表面，乳化时间为10-40min。

10.根据权利要求3所述的一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，其特征在于，二氧化硅包覆通过法或反向微乳液法进行。

技术总结一种多色有序/无序结构可控的量子点微球制备方法，涉及荧光探针制备技术领域，该制备方法为：将至少两种溶于非极性溶剂中的不同发射波长的量子点与表面活性剂组成的胶束溶液搅拌混合，除去溶剂后采用两亲性聚合物缠绕，即制得多色量子点微球；控制搅拌速率以及表面配体为硫醇类的量子点比例以实现多色量子点微球有序/无序结构的可控调节，本发明能够解决量子点形貌难以有效控制的问题。技术研发人员：李金洁,刘庆震,胡乐乾,吴瑞丽,李林松受保护的技术使用者：河南工业大学技术研发日：技术公布日：2024/6/23