[发明专利]一种荧光纳米颗粒及其制备方法

说明书

本发明提供一种荧光纳米颗粒及其制备方法，该方法包括：将具有荧光性能的小分子封装进具有微孔结构的纳米颗粒孔道内部；步骤2：将阻塞分子与步骤1得到的产物进行反应得到本发明荧光纳米颗粒；其中，步骤1中所述小分子带负电，纳米颗粒带正电；所述阻塞分子为能够对纳米颗粒的孔道进行封堵的分子结构。所得荧光纳米颗粒其平均粒径为100±5nm，比表面积为1429m²g^‑1，孔容为0.64cm³g^‑1。所述纳米材料的荧光强度的稳定性好，量子产率可达23.2％，荧光寿命可达1.9ms，是作为生物荧光探针的理想材料。

技术领域

本发明属于纳米生物材料技术领域，尤其涉及一种荧光纳米颗粒及其制备方法。

背景技术

随着生命科学技术的蓬勃发展，生命科学的研究已经深入到细胞、生物体单分子的层次。基因组学、蛋白质组学和代谢组学方法和测序技术蓬勃发展，人们发现了越来越多的反映生理、病理状况的蛋白质标志物、核酸、多肽等生物分子(Nature Methods，11卷，1177页，2014年)。对于细胞或者生物分子的标记、染色和检测，已经成为生物医学领域研究的重要内容。在生物标记中，最受关注的标记手段是荧光标记，但它的检测灵敏度主要取决于标记物的荧光强度以及荧光的稳定性。

常用的荧光标记材料是有机荧光染料和量子点纳米探针，但它们都有着明显的不足。有机荧光染料的荧光强度低，且极易光漂白；量子点纳米探针具有荧光发射光谱半峰宽较宽、只能达到30～40nm；色纯度较低、在含有大量溶剂、离子、生物分子的复杂环境中荧光强度不稳定的缺点，极大地限制了其应用范围。

稀土元素由于其具有特殊的4f电子结构和电子在不同能级间跃迁的特性，可以发射从红外光、可见光到紫外光区的各种波长的电磁辐射，其荧光光谱行为是最常用的“钞票防伪”等防伪技术的关键，在生物领域也是一类很有潜力的荧光标记物(ChemicalReviews，110卷，2729页，2010年)。以β- 二酮为代表的有机配体与稀土金属离子形成的稀土配合物作为一种高效的光转换分子器件，能将有机配体宽吸收带有效传能的特点与稀土离子激发态能级跃迁的优点相结合，实现优异的光学特征：有机配体的“天线效应”显著增大稀土配合物的光吸收界面，使其具有很高的荧光强度；长荧光寿命(大至毫秒级)、大Stokes位移(比普通物质荧光光谱Stokes位移可大至10倍)，荧光发射峰窄(半峰宽10-15nm)、高色纯度(特征发射主峰强度高)，有助于生物背景荧光的去除；荧光激发谱带宽而连续(～200-450nm)，用一个激发波长可同时激发多种稀土配合物的荧光，有助于多色荧光标记和分析。稀土配合物的这些荧光性能，有望解决有机染料和量子点体系在背景荧光和亮度等方面的瓶颈问题，为高性能生物荧光探针提供了可能性。

研究者们利用稀土配合物与待测离子作用，配体发生交换或脱除，而使稀土配合物荧光性质发生改变的原理，设计了一系列离子响应型的稀土配合物荧光探针(ChemicalCommunications，17卷，1930-1931页，2002年；Organic Biomolecular Chemistry，2卷，1624-1632页，2004年)。但单纯的离子响应型荧光探针已经不能满足现阶段科学和应用研究日益改变的需求，所以开发在复杂环境具有稳定荧光性质的稀土配合物迫在眉睫。

将稀土有机配合物通过掺杂方式与基质/主体材料进行复合，可以得到不同基质的杂化材料，从而为客体稀土离子提供稳定的化学和发光环境，提高稀土配合物的荧光强度和稳定性。近年来，金属-有机框架(MOFs)作为一种新型的杂化材料越来越多地受到大家的关注，其在气体存储和捕获、分离、化学催化、荧光、磁性，及药物传输等领域表现出巨大的潜在应用价值。