一种近红外量子点组装结构的制备的制作方法

1.本发明涉及医药技术领域，具体涉及近红外量子点组装结构的制备。


背景技术：

2.由于低背景信号、深的穿透能力和相对紫外和可见光对生物基质结构的较小影响，近红外荧光材料在生物检测及成像方面具有很大的应用前景。之前报道的材料大多集中在近红外一区(波长在700-900nm)，而近红外二区(波长在1000-1700nm)的材料鲜少报道。近红外二区相对近红外一区，进一步降低了组织吸收、自发荧光光和光散射。其中pbs量子点具有窄带隙、较大玻尔半径、跨越整个nir
‑ⅱ
的可调的发射波长，是目前生物应用上的热门材料。但发光性能稳定的量子点一般是通过高温热分解法制备得到，表面被一层有机配体包覆，是一种油溶性的材料，很难被生物应用。因此，必须通过表面配体替换或者两亲性分子包裹让其具备水溶性。其中配体替换是一种使用比较早的方法，简单易行，但存在量子点荧光性能损失严重且稳定性差的问题；两亲性分子包裹的方法虽然量子点的发光性能得到很好的保持，但存在纯化难，费用高等问题。近年来，树状介孔二氧化硅是一种新型多孔载体，其独特的中心放射状孔道有利于孔道内部与客体分子充分接触以提高负载效率。将介孔硅与磁性纳米粒子、贵金属纳米材料等复合，利用无机功能化纳米基元独特的光、电、磁等性质，赋予了载体更多的性能。与常用的聚苯乙烯微球相比，其比表面积更大，并可实现对纳米颗粒的由内至外均匀填充。同时具有较高的光学透明度、易于合成及尺寸控制，并可以进行多种表面硅烷化改性，因此是一种优良的纳米载体。
3.利用树状硅孔道表面修饰的巯基与量子点的高亲和性，以树状硅为亲和模板，将pbs量子点与树状硅形成复合载体。该结构实现了pbs量子点在中心-放射状孔道表面的可控填充。一方面得益于树状硅良好的生物相容性，得到的组装结构有效改善了pbs量子点的水溶性；另一方面，还可将单一量子点的荧光信号通过组装得到有效放大。


技术实现要素：

4.为了提高量子点的荧光强度，改善量子点的生物相容性，本发明公开了一种近红外量子点组装结构，通过在树状介孔硅孔道高效填充近红外二区pbs量子点，得到组装密度可调，水溶性优异的高发光组装材料，可广泛应用于生物成像及检测。
5.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：
6.本发明公开了一种近红外量子点组装结构，通过在树状硅孔道高效填充近红外二区pbs量子点，得到组装密度可调，水溶性优异的高发光微球。首先以氯化铅为铅源加入油胺作为表面稳定剂和溶剂，惰性气体和高温下得到铅前驱体；单质硫溶于油胺得到硫前驱体；在一定铅前驱体温度下，硫前驱体快速注入至铅前驱体中即得到油溶性pbs量子点。其次采用双表面活性剂法制备中心放射状大孔树状硅(dsi)模板。接着利用dsi纳米球孔道表面巯基与pbs量子点的亲和性，以dsi为亲和模板，实现硅孔道从内到外的高效组装。以正辛基三甲氧基硅烷/甲醇/氨水为水解体系，实现了该疏水组装体的硅烷化修饰。通过有机硅
烷水解缩合、生长过程制备了性质稳定、高发光的dsi/pbs/sio2荧光微球。
7.有益效果：
8.1、模板孔径大，可实现高密度负载。
9.2、量子点无需进行表面处理，最大的保持了发光性能。
10.3、巯基化树状硅模板具备与量子点高亲和性，无需再次表面改性。
11.4、经过烷基化修饰及介孔硅包覆可获得生物相容性好及性能稳定的发光微球。
12.5、该制备方法简便易行，便于重复及推广。
附图说明
13.图1为(a-f)不同反应阶段纳米颗粒的tem图:(a,e)pbs qds,(b,f)dsi,(c,g)dsi/pbs,(d,h)dsi/pbs/sio214.图2(a)不同投料比dsi/pbs组装后游离上清照片(上层)，dsi/pbs组装体照片(下层)；(b)dsi/pbs投料比与负载量关系
具体实施方式
15.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
16.实施例1：
17.(1)近红外二区pbs量子点(pbs)的制备：
18.称取0.04g s溶于7.5ml油胺中，在通n2的条件下升温至120℃并磁力搅拌20min，随后冷却到室温，继续保持通n2。制备pb前驱体：称取2g pbcl2和7.5ml油胺于三口瓶中，抽真空除去氧气，并在通n2的条件下升温至150℃并磁力搅拌40min。降低反应温度至70℃。在剧烈搅拌下将s前驱体溶液快速注入到pb前驱体中，三口瓶中溶液迅速由白色变为黑色，保持反应温度70℃ 6min之后，倒入20ml正己烷溶液使pbs量子点停止生长，将制备好的pbs量子点溶液离心除去杂质后静置并进行提纯。
19.(2)树状介孔sio2微球(dsi)的合成：
20.68mg tea加入到25ml水中，在80℃水浴锅中磁力搅拌30min。然后，加入380mg ctab和168mg nasal，继续反应1h。接着往反应液中注入4ml teos，继续80℃下保持2h。产物离心并用乙醇洗几遍。将得到的沉淀在盐酸/甲醇的混合液中于60℃下反应6h，用以除去孔道中残留的有机模板，此萃取步骤重复2-3遍。用乙醇清洗后最终产物分散在50ml乙醇中。加入1.25ml氨水和500μl mps，室温搅拌12h。用10000rpm离心并用乙醇洗涤3次可得到巯基化的树状二氧化硅微球。
21.(3)dsi/pbs的合成：
22.取上述制备得到的dsi乙醇溶液2ml，离心，得到湿沉淀，加入pbs量子点的氯仿溶液2ml(10mg/ml)，超声7min得到均相透明溶液。以10000rpm离心3min。将dsi/pbs沉淀用氯仿洗涤1次以除去游离的pbs量子点。
23.(4)sqs(dsi/pbs/sio2)的合成：
24.往上述得到的dsi/pbs沉淀中加入400μl正辛基三甲氧基硅烷(otms)、40ml甲醇及100μl氨水，超声25min。用10000rpm离心7min，并用甲醇清洗一遍。将上述沉淀分散于132ml水中并加入264μl硅酸钠，在室温下搅拌至少12h得到硅烷化的dsi/pbs微球。可通过法进行进一步的二氧化硅生长：将40ml上述微球溶液加入10ml水及1.25ml氨水中，加入50μl正硅酸乙酯并搅拌反应1.5h；继续加入50μl正硅酸乙酯反应并搅拌反应1.5h，用以包覆二氧化硅壳层。将溶液离心并用乙醇洗涤3次。
25.实施例2：
26.⑴
近红外二区pbs量子点(pbs)的制备：
27.称取0.04g s溶于7.5ml油胺中，在通n2的条件下升温至120℃并磁力搅拌20min，随后冷却到室温，继续保持通n2。制备pb前驱体：称取2g pbcl2和7.5ml油胺于三口瓶中，抽真空除去氧气，并在通n2的条件下升温至150℃并磁力搅拌40min。降低反应温度至70℃。在剧烈搅拌下将s前驱体溶液快速注入到pb前驱体中，三口瓶中溶液迅速由白色变为黑色，保持反应温度70℃ 6min之后，倒入20ml正己烷溶液使pbs量子点停止生长，将制备好的pbs量子点溶液离心除去杂质后静置并进行提纯。
28.⑵
树状介孔sio2微球(dsi)的合成：
29.68mg tea加入到25ml水中，在80℃水浴锅中磁力搅拌30min。然后，加入380mg ctab和168mg nasal，继续反应1h。接着往反应液中注入4ml teos，继续80℃下保持2h。产物离心并用乙醇洗几遍。将得到的沉淀在盐酸/甲醇的混合液中于60℃下反应6h，用以除去孔道中残留的有机模板，此萃取步骤重复2-3遍。用乙醇清洗后最终产物分散在50ml乙醇中。加入1.25ml氨水和500μl mps，室温搅拌12h。用10000rpm离心并用乙醇洗涤3次可得到巯基化的树状二氧化硅微球。
30.⑶
dsi/pbs的合成：
31.取上述制备得到的dsi乙醇溶液2ml，离心，得到湿沉淀，加入pbs量子点的氯仿溶液4ml(10mg/ml)，超声7min得到均相透明溶液。以10000rpm离心3min。将dsi/pbs沉淀用氯仿洗涤1次以除去游离的pbs量子点。
32.⑷
sqs(dsi/pbs/sio2)的合成：
33.往上述得到的dsi/pbs沉淀中加入400μl正辛基三甲氧基硅烷(otms)、40ml甲醇及100μl氨水，超声25min。用10000rpm离心7min，并用甲醇清洗一遍。将上述沉淀分散于132ml水中并加入264μl硅酸钠，在室温下搅拌至少12h得到硅烷化的dsi/pbs微球。可通过法进行进一步的二氧化硅生长：将40ml上述微球溶液加入10ml水及1.25ml氨水中，加入50μl正硅酸乙酯并搅拌反应1.5h；继续加入50μl正硅酸乙酯反应并搅拌反应1.5h，用以包覆二氧化硅壳层。将溶液离心并用乙醇洗涤3次。
34.实施例3：
35.⑴
近红外二区pbs量子点(pbs)的制备：
36.称取0.04g s溶于7.5ml油胺中，在通n2的条件下升温至120℃并磁力搅拌20min，随后冷却到室温，继续保持通n2。制备pb前驱体：称取2g pbcl2和7.5ml油胺于三口瓶中，抽真空除去氧气，并在通n2的条件下升温至150℃并磁力搅拌40min。降低反应温度至70℃。在剧烈搅拌下将s前驱体溶液快速注入到pb前驱体中，三口瓶中溶液迅速由白色变为黑色，保持反应温度70℃ 6min之后，倒入20ml正己烷溶液使pbs量子点停止生长，将制备好的pbs量
子点溶液离心除去杂质后静置并进行提纯。
37.⑵
树状介孔sio2微球(dsi)的合成：
38.68mg tea加入到25ml水中，在80℃水浴锅中磁力搅拌30min。然后，加入380mg ctab和168mg nasal，继续反应1h。接着往反应液中注入4ml teos，继续80℃下保持2h。产物离心并用乙醇洗几遍。将得到的沉淀在盐酸/甲醇的混合液中于60℃下反应6h，用以除去孔道中残留的有机模板，此萃取步骤重复2-3遍。用乙醇清洗后最终产物分散在50ml乙醇中。加入1.25ml氨水和500μl mps，室温搅拌12h。用10000rpm离心并用乙醇洗涤3次可得到巯基化的树状二氧化硅微球。
39.⑶
dsi/pbs的合成：
40.取上述制备得到的dsi乙醇溶液2ml，离心，得到湿沉淀，加入pbs量子点的氯仿溶液6ml(10mg/ml)，超声7min得到均相透明溶液。以10000rpm离心3min。将dsi/pbs沉淀用氯仿洗涤1次以除去游离的pbs量子点。
41.⑷
sqs(dsi/pbs/sio2)的合成：
42.往上述得到的dsi/pbs沉淀中加入400μl正辛基三甲氧基硅烷(otms)、40ml甲醇及100μl氨水，超声25min。用10000rpm离心7min，并用甲醇清洗一遍。将上述沉淀分散于132ml水中并加入264μl硅酸钠，在室温下搅拌至少12h得到硅烷化的dsi/pbs微球。可通过法进行进一步的二氧化硅生长：将40ml上述微球溶液加入10ml水及1.25ml氨水中，加入50μl正硅酸乙酯并搅拌反应1.5h；继续加入50μl正硅酸乙酯反应并搅拌反应1.5h，用以包覆二氧化硅壳层。将溶液离心并用乙醇洗涤3次。
43.以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。