[发明专利]一种聚合物包覆疏水纳米颗粒的复合功能纳米球及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物医学应用型有机无机复合先进纳米材料制备工艺技术领域，特别涉及一种聚合物包覆疏水纳米颗粒的复合功能纳米球及其制备方法。

技术背景

近年来，纳米材料由于其在磁学、光学、催化等各个领域独特的属性及其潜在的应用成为科学研究领域的前沿。迄今为止，前人发展了很多制备纳米材料的方法，但是大多单分散、形貌可控、结晶度高的纳米材料都是在高温溶剂中合成的，是疏水性质的，不能直接在亲水体系中应用，所以要对合成好的纳米颗粒进行表面修饰，以获得良好的水溶性。然而，这些油溶性的纳米颗粒要靠表面修饰来获取水溶性和生物相容性，而这些表面修饰方法大多较复杂，试剂也较昂贵。其中修饰方法之一就是利用高分子原位聚合法。其中由于原子转移自由基聚合（ATRP）反应条件温和、单体选择范围宽，是一种新发展起来的可控的“活性”聚合方法。以苯乙烯为基础合成的高分子聚合物或共聚物是近年来研究的焦点。在其聚合过程中，功能单体的引入不仅使其聚合物富有良好的水溶性并且为其在生物医学等领域的应用中提供了功能化的基团。

近年来，关于苯乙烯为基础的高分子球的合成的报道相当多(Hu Zhenxing,Yang Xiaowei,Liu Junliang,Yan Yuping,Wang Ling,Zeng Yanwei.An investigation of the effect of sodium dodecyl sulfate onquasi-emulsifer-free emulsion polymerization for highly monodisperse polystyrene nanospheres[J],Macromolecular Nanotechnology，2011,47,24-30.)，包括各种合成方法（如乳液聚合、分散聚合、悬浮聚合和沉淀聚合法等）。然而，这些高分子球只是单纯的聚合反应得到纳米球，应用范围有限，因此要进行功能化。功能化，不仅仅是简单的对高分子球进行表面修饰并且要对其赋予一些特殊的功能例如光学活性、磁性等，这样就可以大大扩大了高分子球的应用范围。因此，使高分子球功能化对最终实现纳米材料在实际中的运用具有重要的指导意义。

发明内容

为了改善上述纳米颗粒的水溶性，并且扩大高分子球的功能化，本发明利用乳液聚合技术合成了聚合物包覆疏水纳米颗粒的复合功能纳米球。本发明得到的复合功能纳米球粒径可在100-150nm范围内有效调控，且粒径分布均匀，该复合功能纳米球不仅维持了原有纳米颗粒的磁性、荧光等性质，而且能在水中长期稳定，亲水性强、生物相容性极好，在生物传感器、磁分离、医学诊断等方面具有重要的应用意义，并且合成成本相对低廉。

本发明所述的制备聚合物包覆疏水纳米颗粒的复合功能纳米球的具体方法如下：

a.将油酸螯合的油相纳米颗粒均匀分散在750-1500μl的氯仿中得到纳米颗粒溶液，其中纳米颗粒为0.25-3mmol；

b.将0.01-0.1g十二烷基磺酸钠加入10-15ml去离子水中溶解，然后加入750-1500μl步骤a得到的纳米颗粒溶液，于超声波细胞破碎机中超声3-5分钟，得到纳米颗粒乳液，然后抽真空条件下60-65℃旋蒸10-15分钟；

c．将0.01-0.0125g十二烷基磺酸钠加入10-15ml去离子水中溶解，然后加入300-700-l单体，于超声波细胞破碎机中超声3-5分钟；

d．将步骤b和c得到的产物混合后加入0.005-0.01g偶氮二异丁氰，60-80℃反应5-20h；冷却后离心，6000-7000r/min转3-5分钟，将得到的固体加水溶解，再离心洗涤2-5次，最后将产物稳定分散在5-10ml去离子水中，即得聚合物包覆疏水纳米颗粒的复合功能纳米球。

所述的纳米颗粒为ZnS:Mn²⁺、Fe₃O₄、LaF₃:Ce,Tb、NaYF₄:Yb,Er、Au、TiO₂、YPO₄中的一种或两种。

所述的单体为苯乙烯。

所述的单体或者为体积比为（350:4）-（2:1）的苯乙烯和甲基丙烯酸，或体积比为（350:4）-（2:1）的苯乙烯和甲基丙烯酸羟乙酯；此时步骤c中同时加入50-175μl交联剂，所述的交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯。