一种高量子产率核-壳-壳结构自组装近红外纳米颗粒的制备方法

本发明属于近红外纳米荧光材料，具体涉及一种高量子产率核-壳-壳结构自组装近红外纳米颗粒的制备方法。

背景技术：

1、近红外光(nir)在科学和工业领域有着广泛的应用，特别是在生物医学成像、治疗、以及物质检测方面。在生物医学成像中，由于近红外光能深入组织而又相对无害，它被广泛用于无创成像技术，如荧光成像，有助于监测细胞和组织的功能状态，以及早期疾病诊断。在治疗方面，近红外光常用于光动力治疗和光热治疗，用于治疗癌症和其他疾病。在物质检测领域，近红外光技术用于化学成分分析，如食品安全检测和环境监测。越来越多的近红外荧光纳米颗粒被研发：如量子点、有机染料、聚集诱导发光染料、上转换纳米发光材料、金属颗粒、高分子聚合物等。但这些纳米颗粒因为其有限的量子转换效率、较低的生物相容性、化学及光稳定性较弱限制了其在医疗领域的发展。

2、为解决近红外纳米材料的缺点，目前已采取了多种策略，主要包括表面修饰和聚合物封装。表面修饰通常涉及将生物相容性较好的分子，如聚乙二醇(peg)、硅烷化合物或生物分子，附着到纳米颗粒表面，以改善其生物相容性、减少毒性，增强稳定性，并防止非特异性吸附。聚合物封装，如使用pvp、pmao等聚合物，也有助于提高纳米材料的稳定性和生物相容性，同时也可以用于控制药物释放。

3、表面修饰虽然能提高纳米材料的生物相容性和稳定性，但这一过程可能会对纳米颗粒的本征特性产生不利影响。首先，表面修饰可能改变纳米颗粒的大小、形状和表面电荷，这些变化可能影响其光学和电子性质，从而影响其荧光特性和量子产率。此外，表面修饰材料的选择和修饰程度需要精细控制，以避免过度修饰导致的性能降低。

4、聚合物封装，虽然它对于提高纳米颗粒的生物相容性和稳定性是一种有效的方法，但在某些情况下，封装过程可能导致纳米颗粒的聚集，进而引起荧光猝灭。这是因为纳米颗粒在聚合物基质中过度靠近时，可能会发生能量转移或电子耦合，导致荧光强度下降。因此，聚合物封装的策略需要精心设计，以确保纳米颗粒在封装材料中保持适当的分散，从而维持其荧光性能。

5、聚集诱导发光(aie)染料的独特性在于，它们在分子聚集时不仅不会发生荧光猝灭，反而会因为聚集而增强荧光效率。这是由于在聚集状态下，aie染料分子的运动受限，减少了非辐射能量耗散的机会，同时π-π键堆叠效率的提高导致了更有效的电子共振传输，从而增强了荧光发射。但是现有技术中聚合物包裹、基于模板的封装、微乳液技术、溶胶-凝胶法和静电纺丝等封装方法往往导致aie分子分布不均，导致聚集效果不理想，荧光量子效率较低。

技术实现思路

1、为了解决现有技术中存在的单独封装高量子产率的量子点以增加稳定性和生物相容性常遇到荧光猝灭问题，而聚集诱导发光(aie)染料的单独封装则难以实现高聚集效果，导致量子效率不理想等问题，本发明提供一种高量子产率核-壳-壳结构自组装近红外纳米颗粒的制备方法。使用两亲性聚合物聚同时封装表面修饰了油酸的近红外量子点和aie染料，成功构建了具有核-壳-壳三层结构的自组装近红外纳米颗粒。这种结构不仅显著提高了量子产率，还优化了热力学、光学和胶体稳定性。

2、本发明解决其技术问题是采用以下技术方案实现的：

3、本发明的目的在于提供一种高量子产率核-壳-壳结构自组装近红外纳米颗粒的制备方法，其包括：将两亲性聚合物、表面修饰了油酸的近红外量子点、aie染料分别溶于氯仿中，然后将三者混合均匀，加入十二烷基硫酸钠进行乳化，乳化完成后加入超纯水旋蒸除去氯仿，离心、碱水处理后获得自组装近红外纳米颗粒；所述近红外纳米颗粒为aie为纳米颗粒内核、近红外量子点为内层壳、两亲性聚合物与十二烷基硫酸钠均匀分布的外层壳。

4、进一步的，所述表面修饰了油酸的近红外量子点与aie染料发射波长相同。

5、进一步的，所述近红外量子点选自pbs、pbse、ag2s、ag2se、cdte或cds量子点。

6、进一步的，进一步的，所述表面修饰了油酸的近红外量子点、aie染料的质量比为6～12:0.25～2。优选的，所述表面修饰了油酸的近红外量子点、aie染料的质量比为9:1.5。

7、进一步的，所述两亲性聚合物、表面修饰了油酸的近红外量子点的质量比为5:6～12。优选的，所述两亲性聚合物、表面修饰了油酸的近红外量子点的质量比为5:9。

8、进一步的，一种高量子产率核-壳-壳结构自组装近红外纳米颗粒的制备方法，其包括：将5mg两亲性聚合物溶于氯仿，6～12mg表面修饰了油酸的近红外量子点溶于氯仿，0.25～2mgaie染料溶于l氯仿，将三者充分混合后，加入300微升0.5mg/ml十二烷基硫酸钠进行乳化，乳化完成后，加入3ml超纯水，旋蒸至无气泡冒出，除去氯仿，在12000rpm下离心15min，将沉淀加入ph＝10的氢氧化纳碱水处理12小时，离心去碱水，加入纯水在4℃下保存。

9、进一步的，所述表面修饰了油酸的近红外量子点的制备方法为：向阳离子化合物中加入ode、oa，抽真空后升温，待固体溶解为透明液体后，于氮气保护下降温；并加入阴离子前驱体溶液反应，加入丙酮离心后移除上层液体，然后用氯仿洗涤后备用。

10、进一步的，所述阳离子化合物选自pbo、pbac、agac、cdo或cdac。

11、进一步的，所述阴离子前驱体选自(tms)2se/ode、(tms)2s/ode或top-te。

12、进一步的，所述两亲性聚合物选自pmao或dspe-peg。

13、进一步的，所述aie染料选自tpeo-bbt染料。

14、进一步的，表面修饰了油酸的pbs量子点的制备方法为：向pbo中加入ode、oa，抽真空后升温，待固体溶解为透明液体后，于氮气保护下降温；并加入(tms)2s/ode前驱体溶液反应，加入丙酮离心后移除上层液体，然后用氯仿洗涤后备用。

15、进一步的，所述(tms)2s/ode前驱体溶液的制备方法为向ode中加入(tms)2s溶液，在搅拌下抽真空，并在氮气保护下备用。

16、进一步的，得到的自组装近红外纳米颗粒加入溶剂进行保存，加入溶剂为超纯水、缓冲液、生物样本中的一种。

17、进一步的，所述碱水选用氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液、碳酸氢钠溶液或氨水，碱水处理后产品的ph值为10。

18、进一步的，所述近红外纳米颗粒的粒径为150-350nm。优选的，所述近红外纳米颗粒的粒径为200-230nm。

19、与现有技术相比，本发明的有益技术效果在于：

20、本发明形成了一种复合的核-壳-壳三层结构的近红外纳米颗粒，有效地结合了量子点的高量子产率和aie染料的聚集诱导发光特性，使用两亲性聚合物聚马来酸酐-1-十八烯(pmao)或聚乙二醇-磷脂(dspe-peg)等同时封装表面修饰了油酸的近红外量子点和aie染料，提高了荧光强度。本发明中将将发射波长相同的高产率近红外量子点和aie染料共同封装在一个自组装纳米球中，以实现协同发光，不仅提高了荧光的整体强度和效率，而且保证了光谱特性的一致性。

21、本发明利用近红外量子点作为球内的骨架，保证了粒径的一致分布和良好的分散性，对aie染料进行进一步的限域，从而增强其聚集效应。这种结构不仅增强了aie染料的荧光效率，而且量子点表面修饰的油酸还能进一步限制aie分子的运动能力，从而显著增强荧光。在提高纳米颗粒的光学性能和稳定性方面至关重要，使其在多种高精度应用中具有潜在的优势。

22、本发明在保证颗粒分散性同时，精确调整近红外量子点和aie染料的具体质量及比例，提高荧光放大效果，最大化保证荧光信号强度和稳定性，提高了荧光成像的精度和可靠性。

23、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。