[发明专利]一种具有变色能力的复合结构微球的制备及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有变色能力的复合结构微球的制备及其应用。

背景技术

聚联乙炔(PDA)生物传感器自从其问世以来就受到人们的广泛关注。聚联乙炔具有独特的共轭结构，在紫外光照下可以引起离域π电子的跃迁，发生光聚合，呈现明亮的蓝色，当蓝色聚联乙炔的骨架受到外界刺激的干扰时，聚合物骨架的构象会发生改变，导致其吸收峰蓝移，使得聚联乙炔的颜色转变为红色，并产生独特的荧光特性，从而实现对刺激物的检测。PDA生物传感器对于溶剂、pH值、温度、生物分子(糖-蛋白质，抗原-抗体，DNA等)具有识别作用，可以快速的感知外界刺激，产生肉眼可见的响应信号，并且可以通过紫外可见吸收光谱或者荧光显微镜来进行定量检测。

PDA生物传感器在其发展过程中逐渐扩展，其传统的器件包括：LB/LS膜，囊泡溶液，纤维等，但这几种形态都有不少缺陷。例如LB/LS膜存在操作复杂，应用不便利等问题，囊泡溶液不容易分离，容易破裂，而纤维不适用于生物分子识别领域，这些弊端严重制约了PDA生物传感器的发展，如何使PDA传感器既便携，稳定，又具有广泛的识别作用已经成为研究的热点。

曾有文献报道，利用层层组装的方法将PDA的囊泡溶液附着于玻璃基底的表面，从而增加其储存能力和便携性能，然而玻璃本身的干扰对识别具有比较大的影响，同时，固定的PDA传感器不容易与生物分子有效地进行结合，进而限制了其的识别范围和能力。为了增加传感器的便携性，有人研究利用电荷吸附的作用将PDA吸附在二氧化硅球的表面，虽然可以进行定性的生物识别，但由于单纯的静电吸附作用力弱，并且存在吸附饱和的问题，如何提高PDA的光聚合性能，从而提高其检测性能成为难点。

随着社会的发展，影响人们生存和生活的因素越来越多：挥发性有机溶剂，重金属离子，细菌，病毒等，这些无时不在威胁着我们的生命健康，为了尽早发现并进行防治工作，一种简单，便携，稳定，可以用于微量检测传感器的问世成为了人们迫切的需求。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种聚苯乙烯/联乙炔囊泡复合微球的制备方法。

本发明所提供的制备聚苯乙烯/联乙炔囊泡复合微球的方法包括下述步骤：

1)制备联乙炔(PCDA)囊泡溶液；

2)采用静电自组装法在带电荷的聚苯乙烯微球表面沉积聚电解质层，得到包覆聚电解质层的聚苯乙烯微球(即聚苯乙烯聚电解质微球)；其中，所述聚电解质层至少为一层，且最外层的聚电解质带正电荷；

3)在步骤2)得到的包覆聚电解质层的聚苯乙烯微球表面吸附步骤1)制备的联乙炔(PCDA)囊泡，得到所述聚苯乙烯/联乙炔囊泡复合微球(聚苯乙烯聚电解质联乙炔微球)。

为了使所述复合结构微球中含有更多的PCDA囊泡，所述方法还包括下述步骤：在步骤3)得到的复合结构微球表面先吸附阳离子聚电解质，然后再吸附联乙炔(PCDA)囊泡，该步骤可重复0-2次，优选重复2次。

上述步骤1)中，所述联乙炔囊泡溶液具体可按照如下方法制备：将联乙炔单体粉末加入磷酸缓冲溶液中，超声分散均匀，得到联乙炔溶液；将所述联乙炔溶液在0-4℃下避光放置512小时，然后用孔径为0.2μm-0.5μm的微孔滤膜进行过滤，即得联乙炔囊泡溶液储存备用。所述超声具体可利用SCIENIZ JY92-II型超声细胞粉碎仪进行。

该制备方法相对于传统的联乙炔囊泡溶液的制备来说，具有操作简单，稳定，重复性好等特点，在联乙炔囊泡制备上是史无前例的，这为后续复合材料的制备和维持该材料的稳定性奠定了基础。

上述步骤2)中，所述聚苯乙烯微球可通过商业途径获得，微球尺寸可为100nm-1μm。其表面可带正电荷或负电荷。根据聚苯乙烯微球表面所带电荷的不同，选择与其所带电性相反的聚电解质进行沉积。

步骤2)中所沉积的聚电解质层可为单层或多层。当所述聚电解质层为多层时，其是由阳离子聚电解质和阴离子聚电解质交替沉积构成的序列层，其序列层数不受限制。例如ABA……A或BA……A，其中，A为阳离子聚电解质，B为阴离子聚电解质。通常为了稳定表面电荷，获得更加稳定的结构，所述聚电解质层选择沉积3-6层。

所述阳离子聚电解质可为聚乙烯亚胺(PEI)或聚烯丙基胺盐酸盐(PAH)。

所述阴离子聚电解质可为聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、聚苯乙烯硫酸钠(PAA)或聚丙烯酸(PAA)。

为了在聚苯乙烯微球表面组装联乙炔囊泡(表面带负电)，所以步骤2)得到的聚苯乙烯聚电解质微球表面均带正电荷。