一种聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒及其制备方法和应用

本发明涉及纳米塑料，尤其涉及一种聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒及其制备方法和应用。

背景技术：

1、纳米塑料(粒径在1-1000nm)的大规模生产和使用可能带来一系列环境和健康问题。大量研究表明，纳米塑料会通过不同途径进入生物体，干扰细胞功能，引发炎症反应，并对生物过程产生不良影响。因此有必要对可视化定量检测生物体内纳米塑料的分布规律和迁移转化动态过程，从而评估其毒性效应和毒性作用机制。

2、目前纳米塑料常用的检测方法普遍存在分辨率低、毒性较高、前处理过程复杂、特异性差、灵敏度低、难以实现活体原位检测以及难以定量等缺点。荧光成像技术具有成本低、灵敏度高以及可以实现活体检测等优点，被广泛应用于原位检测生物体内的目标物质。

3、生物体内纳米塑料的可视化定量检测对于探究纳米塑料的毒性机制有着重要意义。目前最为常用的方法为机破碎法，即通过机械力对宏观尺寸的塑料材料进行破碎、磨碎，从而获得纳米尺寸的颗粒。然而，该方法可能导致材料的物理性质、结构和表面特性的改变，并且合成的纳米塑料均一性较差。此外，悬浮聚合法也常用于合成不同种类和物理化学性质的纳米塑料颗粒，通过将单体和引发剂悬浮在连续相中，控制反应条件和搅拌来促使单体在悬浮液中聚合形成纳米尺寸的纳米塑料颗粒。此方法可以在水相中进行，避免了有机溶剂的使用，对环境友好。然而此方法颗粒在悬浮液中容易发生聚集和沉积现象，特别是在长时间搅拌或低浓度悬浮液中更为显著。这可能导致颗粒的不均匀分布和聚集体的形成，降低纳米塑料的质量和性能。另外，合成过程中的单体和其他未反应的杂质去除效率较低，可能会造成影响毒性测定结果。更重要的是，这些方法合成的纳米塑料可塑性较差，导致这些纳米塑料并不能进行示踪生物体内纳米塑料的分布规律且不能用于定量研究。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒及其制备方法和应用。

2、本发明的一种聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒的制备方法，包括如下步骤：

3、s1、将甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸和苯乙烯分散于表面活性剂和缓冲剂的水溶液中；

4、s2、将聚集诱导发光荧光材料、二(乙酰丙酮)钯分散于有机溶剂中；

5、s3、将步骤s2得到的溶液添加至步骤s1得到的溶液中搅拌反应，再添加引发剂，聚合反应得掺杂有钯与聚集诱导发光荧光材料的纳米塑料颗粒；

6、步骤s1和s2无先后顺序。

7、进一步的，表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；缓冲剂为碳酸氢铵；有机溶剂为四氢呋喃。

8、进一步的，所述引发剂包括过硫酸铵或引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐。

9、进一步的，所述聚集诱导发光荧光材料包括四苯基乙烯tpe荧光材料。

10、进一步的，所述聚集诱导发光荧光材料分散于有机溶剂中的质量浓度为1-5％。

11、进一步的，二(乙酰丙酮)钯分散于有机溶剂中的质量浓度为1-5％。

12、进一步的，步骤s3中，在70℃下搅拌反应0.5小时；聚合反应在80℃下持续搅拌10小时。

13、进一步的，还包括步骤s4、对合成的纳米塑料进行纯化，从而去除未反应的单体以及未被包裹的聚集诱导发光荧光材料和二(乙酰丙酮)钯。并且可以利用紫外可见分光光度计、荧光光谱仪和电感耦合等离子体质谱仪监测混合溶液中苯乙烯单体以及未被包裹的荧光材料和金属离子的残留浓度。

14、一种采用上述的制备方法制备的聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒。

15、一种上述的聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒的应用，用于可视化定量检测生物体内纳米塑料的分布规律和迁移转化动态过程。

16、本发明以常用的微乳聚合法为基础，以特异性的聚集诱导发光荧光材料(aggregation-induced emission fluorogens,aiegens)以及金属材料为原料，通过调整聚合反应过程中表面活性剂sdbs、反应单体mma、aa、st、引发剂的量来调控合成的聚苯乙烯纳米塑料的粒径，根据加入引发剂的种类，aps或aiba，可以实现合成带有负电荷或带有正电荷的聚苯乙烯纳米塑料颗粒。

17、本发明开发了一种聚集诱导生物发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒，从而实现可视化定量检测生物体内纳米塑料的分布规律和迁移转化动态过程。通过改变纳米塑料的合成条件，合成了粒径30-170nm的聚集诱导生物发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒，这些纳米塑料稳定性强，在适合的激发条件下可以产生较强的荧光信号，并且对生物体的毒性较低。利用共聚焦显微镜成像技术、流式细胞仪技术以及单颗粒电感耦合等离子体飞行质谱技术，可建立生物体内纳米塑料定量研究方法。基于此，可实现对生物体内纳米颗粒的可视化定量研究。

18、与现有的技术相比，本发明具有以下优点：

19、1.此方法简单便捷，可通过简单的微乳聚合法，通过选取合适的aie材料和金属离子，即可制备聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料；

20、2.此方法制备的纳米塑料具有尺寸可控以及表面电荷可控等优势；

21、3.所合成的纳米塑料具有毒性较低，无需对生物样本进行破坏；

22、4.基于共聚焦显微镜成像结果，即可获取生物体内纳米塑料的浓度；

23、5.不需要对生物体进行破坏处理，可实现对生物体内纳米塑料的无损分析。

技术特征：

1.一种聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠；缓冲剂为碳酸氢铵；有机溶剂为四氢呋喃。

3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述引发剂包括过硫酸铵或引发剂偶氮二异丁脒盐酸盐。

4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚集诱导发光荧光材料包括四苯基乙烯tpe荧光材料。

5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述聚集诱导发光荧光材料分散于有机溶剂中的质量浓度为1-5％。

6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：二(乙酰丙酮)钯分散于有机溶剂中的质量浓度为1-5％。

7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤s3中，在70℃下搅拌反应0.5小时；聚合反应在80℃下持续搅拌10小时。

8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：还包括步骤s4、利用超滤杯对合成的纳米塑料颗粒进行纯化，从而去除未反应的单体以及未被包裹的聚集诱导发光荧光材料和二(乙酰丙酮)钯。

9.一种采用权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒。

10.一种如权利要求9所述的聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒的应用，其特征在于：用于可视化定量检测生物体内纳米塑料的分布规律和迁移转化动态过程。

技术总结本发明公开了一种聚集诱导发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒及其制备方法和应用。本发明涉及纳米塑料技术领域。制备方法包括如下步骤：S1、将甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸和苯乙烯分散于表面活性剂和缓冲剂的水溶液中；S2、将聚集诱导发光荧光材料、二(乙酰丙酮)钯分散于有机溶剂中；S3、将步骤S2得到的溶液添加至步骤S1得到的溶液中搅拌反应，再添加引发剂，聚合反应得掺杂有钯与聚集诱导发光荧光材料的纳米塑料颗粒。本发明开发了一种聚集诱导生物发光荧光材料和金属钯掺杂的纳米塑料颗粒，从而实现可视化定量检测生物体内纳米塑料的分布规律和迁移转化动态过程。技术研发人员：颜能,王裕淮受保护的技术使用者：中国地质大学（武汉）技术研发日：技术公布日：2024/8/27