[发明专利]制备水性兼容性纳米粒子的方法

说明书

本发明涉及一种制备水性兼容性纳米粒子的方法。更特别地，本发明提供一种通过将前修饰配体结合到纳米粒子上去并无需进一步的后‑结合修饰以实现纳米粒子水性兼容性而制备水性兼容性半导体纳米粒子的方法。用这种方法修饰的纳米粒子相比于使用需要后‑结合修饰工艺的现有技术方法制备的水性兼容性纳米粒子，可展现出增强的荧光性和稳定性。

本申请是PCT国际申请日为2009年7月17日，PCT国际申请号为PCT/GB2009/001777、中国国家申请号为200980136810.7的发明名称为《制备水性兼容性纳米粒子的方法》的申请的分案申请。

本发明涉及水性兼容性纳米粒子的合成，特别是，但不绝对的，半导体纳米粒子，例如核心，核/壳或核/多壳半导体纳米粒子，其可大量分散或溶解于液体介质中。

荧光有机分子具有包括光漂白，不同激发辐射频率和宽带放射的缺点。但是，采用量子点半导体纳米粒子替代荧光有机分子可绕过这些不足之处。

半导体纳米粒子的大小决定了材料的电子性质；作为量子限制效应的结果，带隙能量是可逆地与半导体纳米粒子成比例。不同大小的量子点可用单一波长的光照射而激活，以提供窄带长的离散荧光放射。进一步地，针对纳米粒子的体积比的大面积区域具有对量子点的理化性质的极深影响。

包括单一半导体材料的纳米粒子通常具有适度的理化稳定性和伴随的相对低的荧光量子效率。这些低量子效率由非放射电子空穴复合产生，非放射电子空穴复合在纳米粒子表面的缺陷和悬空键上产生。

纳米核壳粒子包括带有典型地更宽带隙和更小晶格尺寸的外延生长在核表面的壳材料的半导体核。该壳消除了核表面的缺陷和悬空键，其将载荷子局限入核内并远离表面态，这样可以非放射复合的中心起作用。最近，半导体纳米粒子建构学已经进一步地发展到包括核/多壳纳米粒子，其中提供带有两个或更多壳层的核半导体材料以进一步增强纳米粒子的物理、化学和/或光学性质。

核和核/(多)壳半导体纳米粒子的表面经常具有高度放射性的悬空键，其可被适当配体的配位作用所钝化，这些配体例如有机配位化合物。该配位化合物典型地溶入惰性溶剂或用作纳米粒子核生长和/或壳化工艺中的溶剂，这些过程用于量子点的合成。任一方法，配位化合物通过为表面金属原子提供孤对电子来络合量子点的表面，这样可抑制粒子的聚集，在其周围化学环境中保护粒子，提供电子稳定性并能够在相对非极性介质中传授溶解度。

量子点纳米粒子在水性环境(如基本含水的介质)中的广泛应用已被量子点对水性介质的不兼容性而限制，该不兼容性是指无法形成量子点分散或溶入水性介质的稳定系统。因而，已开发一系列表面修饰工艺以实现量子点水性兼容，例如能均一分散入水中或基本含水的介质中的点。

最广泛应用的修饰量子点表面工艺叫做“配体交换”。在核合成和/或壳化工艺中不经意地配合到量子点表面的亲脂配体分子随后用一种所选的极性/带电荷的配位化合物所交换。

一种备选的表面修饰策略将极性/带电荷的分子或聚合物分子用已配位于量子点表面的配体分子来内络合(interchelate)。

现有配体交换和内络合(interchelation)工艺可实现量子点纳米粒子与水性介质的兼容，但是通常导致更低量子产率和/或相比于相应的未修饰量子点的显著更大尺寸的材料。

本发明的目的是避免或减轻上述由现有制备水性兼容性纳米粒子所带来的一或更多个问题。

根据本发明的第一方面，提供一种制备水性兼容性纳米粒子的方法，其使用一种掺入了一种纳米粒子结合基团和一种增溶基团前体的纳米粒子结合配体，该方法包括

a.将增溶基团前体转化为增溶基团，并且

b.用所述掺入了所述增溶基团的所述结合配体接触纳米粒子，以完成将所述结合配体结合到所述纳米粒子上。