一種螢光編碼微球的製備方法與流程
2023-12-05 10:42:56
本發明屬於功能材料技術領域，具體涉及一種新型的螢光編碼微球的製備方法。
背景技術：
高分子螢光編碼微球是指直徑在納米至微米級並負載有螢光物質的聚合物微球，其外形可為任意形狀，一般為球形。聚合物螢光微球以其穩定的形態結構及穩定而高效的發光效率，在標記、示蹤、檢測、標準、固定化酶、免疫醫學、高通量藥物篩選等領域顯示出巨大的應用潛力。因此，近年有關聚合物螢光微球高性能化的研究越來越受到國內外科學工作者的關注，已成為本領域研究的熱點和難點。
目前，高分子螢光編碼微球的製備方法有乳液聚合、沉澱聚合、種子聚合、蒸餾沉澱聚合等。國內外對高分子螢光編碼微球研究有很多，主要以聚苯乙烯微球、二氧化矽微球、聚丙烯酸微球為主。雖然這幾種螢光微球都可以達到較好的粒徑控制和單分散性，但其對螢光探針分子（螢光染料、量子點等）的固定能力較弱，探針分子很容易從螢光編碼微球中洩漏出來，使得編碼微球的螢光發光性能不穩定，尤其在酸性和鹼性環境中，微球負載的探針分子易隨著時間的推移發生流失或淬滅，大大影響了微球的發光性能和使用壽命。
相對於聚苯乙烯微球、二氧化矽微球、聚丙烯酸等螢光編碼微球，聚甲基丙烯酸縮水甘油酯（PGMA）微球富含大量環氧基，可以與許多螢光探針分子的特定官能團發生反應，從而將螢光探針分子通過化學鍵穩定的固定在微球內部，因此，本發明提供了一種新型的高性能PGMA螢光編碼微球及其製備方法，與以上幾種微球相比，本發明製備的PGMA螢光編碼微球發光性能更加穩定、持久。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種螢光編碼微球的製備方法，其製得的螢光編碼微球結構規整、粒徑尺寸可控、單分散性，並具有穩定、持久的發光特性，可穩定分散在水和乙醇等溶劑中，在生物探針、螢光成像、固定化酶、免疫醫學、流式細胞生物分析等領域有廣泛的應用前景。
為實現上述目的，本發明採用如下技術方案：
一種螢光微球的製備方法，是採用分散聚合原位包覆法，以GMA、PVP、AIBN和螢光探針分子為原料，在70℃下製得的高性能PGMA螢光編碼微球；其具體步驟如下：
1）將螢光探針分子溶於蒸餾水中，配成濃度為0.5 mg/mL的螢光探針分子溶液；
2）在50-200 mL乙醇-水混合溶劑中加入0.5-3.0 g PVP，並加入2-6 mL步驟1）配製的螢光探針分子溶液，混合攪拌直至PVP完全溶解；
3）將0.02-0.2 g AIBN溶於5 mL GMA中，並在氮氣保護下將其快速注射到步驟2）所得混合溶液中，混合攪拌0.5 h後升溫至70℃，反應12 h；
4）將步驟3）所得產物離心分離，然後依次用蒸餾水、乙醇、蒸餾水各清洗三次，再在真空乾燥箱內乾燥24 h。
所用螢光探針分子包括異硫氰酸螢光素（FITC）、羅丹明B（RB）、磺基羅丹明101（SRB 101）中的一種或幾種。
所述乙醇-水混合溶劑中乙醇與水的體積比為85:15。
本發明的顯著優點在於：
（1）本發明利用分散聚合原位包覆製備技術，以GMA為單體，AIBN為引發劑，PVP為表面活性劑，乙醇-水為混合溶劑，並在聚合反應前加入螢光探針分子，利用聚合物成球的包合作用和微球內部的環氧基團固定螢光探針分子，使得螢光分子不易洩露，從而使所得螢光編碼微球具有穩定、持久的發光特性；同時，該螢光編碼微球表面含有大量的環氧基團，有利於進一步物理和化學改性，在生物探針、螢光成像、固定化酶、免疫醫學、流式細胞生物分析等領域有廣泛的應用前景。
（2）本發明方法成球性能好，並具有反應過程簡單、反應條件溫和（反應溫度70 ℃）的特點，所得螢光編碼微球為微米尺度，其結構規整、粒徑尺寸可控、單分散性。
（3）本發明所得螢光編碼微球在488 nm波長激發下，螢光發光穩定且具有高度的可分辨特性和螢光編碼信號。
附圖說明
圖1為實施例1製備的負載FITC螢光探針編碼微球的螢光照片（a）及其在488nm波長下激發的螢光編碼光譜信號（b）。
圖2為實施例2製備的負載RB螢光探針編碼微球的螢光照片（a）及其在488nm波長下激發的螢光編碼光譜信號（b）。
圖3為實施例3製備的負載SRB101螢光探針編碼微球的螢光照片（a）及其在488nm波長下激發的螢光編碼光譜信號（b）。
圖4為實施例4製備的負載FITC和RB混合螢光探針編碼微球的螢光照片（a）及其在488nm波長下激發的螢光編碼光譜信號（b）。
具體實施方式
（1）將FITC、RB和SRB101等螢光探針分子中的一種或幾種溶於蒸餾水中，配成濃度為0.5 mg/mL的螢光探針分子溶液；
（2）在四口燒瓶中加入50-200 mL乙醇-水混合溶劑（體積比為85:15），隨即加入0.5-3.0 g PVP，並加入2-6 mL步驟（1）配製的螢光探針分子溶液，混合攪拌直至PVP完全溶解；
（3）將0.02-0.2 g AIBN 溶於5 mL GMA中，並在氮氣保護下將其快速注射到步驟（2）所得混合溶液中，混合攪拌0.5 h後升溫至70 ℃，反應12 h；
（4）將步驟（3）所得產物離心分離，然後依次用蒸餾水、乙醇、蒸餾水各清洗三次，再在真空乾燥箱內乾燥24 h，即自螢光微球。
為了使本發明所述的內容更加便於理解，下面結合具體實施方式對本發明所述的技術方案做進一步的說明，但是本發明不僅限於此。
實施例1 負載FITC探針分子的編碼微球
（1）將FITC螢光探針分子溶於蒸餾水中，配成濃度為0.5 mg/mL的螢光探針分子溶液；
（2）在四口燒瓶中加入100mL乙醇-水混合溶劑（體積比為85:15），隨即加入1.0 g PVP，並加入2 mL步驟（1）配製的螢光探針分子溶液，混合攪拌直至PVP完全溶解；
（3）將0.1 g AIBN 溶於5 mL GMA中，並在氮氣保護下將其快速注射到步驟（2）所得混合溶液中，混合攪拌0.5 h後升溫至70 ℃，反應12 h；
（4）將步驟（3）所得產物離心分離，然後依次用蒸餾水、乙醇、蒸餾水各清洗三次，再在真空乾燥箱內乾燥24 h。
實施例2 負載RB探針分子的編碼微球
（1）將RB螢光探針分子溶於蒸餾水中，配成濃度為0.5 mg/mL的螢光探針分子溶液；
（2）在四口燒瓶中加入50mL乙醇-水混合溶劑（體積比為85:15），隨即加入0.5 g PVP，並加入6 mL步驟（1）配製的螢光探針分子溶液，混合攪拌直至PVP完全溶解；
（3）將0.02 g AIBN 溶於5 mL GMA中，並在氮氣保護下將其快速注射到步驟（2）所得混合溶液中，混合攪拌0.5 h後升溫至70 ℃，反應12 h；
（4）將步驟（3）所得產物離心分離，然後依次用蒸餾水、乙醇、蒸餾水各清洗三次，再在真空乾燥箱內乾燥24 h。
實施例3 負載SRB101探針分子的編碼微球
（1）將SRB101螢光探針分子溶於蒸餾水中，配成濃度為0.5 mg/mL的螢光探針分子溶液；
（2）在四口燒瓶中加入100mL乙醇-水混合溶劑（體積比為85:15），隨即加入2.0 g PVP，並加入3 mL步驟（1）配製的螢光探針分子溶液，混合攪拌直至PVP完全溶解；
（3）將0.05 g AIBN 溶於5 mL GMA中，並在氮氣保護下將其快速注射到步驟（2）所得混合溶液中，混合攪拌0.5 h後升溫至70 ℃，反應12 h；
（4）將步驟（3）所得產物離心分離，然後依次用蒸餾水、乙醇、蒸餾水各清洗三次，再在真空乾燥箱內乾燥24 h。
實施例4 負載FITC、RB混合螢光探針的編碼微球
（1）將FITC、RB螢光探針分子溶於蒸餾水中，配成濃度為0.5 mg/mL的混合螢光探針分子溶液；
（2）在四口燒瓶中加入200mL乙醇-水混合溶劑（體積比為85:15），隨即加入3.0 g PVP，並加入4 mL步驟（1）配製的混合螢光探針分子溶液，混合攪拌直至PVP完全溶解；
（3）將0.2 g AIBN 溶於5 mL GMA中，並在氮氣保護下將其快速注射到步驟（2）所得混合溶液中，混合攪拌0.5 h後升溫至70 ℃，反應12 h；
（4）將步驟（3）所得產物離心分離，然後依次用蒸餾水、乙醇、蒸餾水各清洗三次，再在真空乾燥箱內乾燥24 h。
圖1-4分別為實施例1-4所製備螢光探針編碼微球的螢光照片（a）及其在488nm波長下激發的螢光編碼光譜信號（b）。從圖（a）中可以看出，本發明製備的PGMA螢光編碼微球的形貌規整、單分散；而從圖（b）中可以看出，本發明製備的PGMA螢光編碼微球在488nm波長激發下均具有穩定螢光發射峰，其中，實施例1-3製備的編碼微球分別在526nm、567nm、608nm處有單一的螢光編碼信號，而實施例4製備的編碼微球在526nm和578nm處有雙重螢光編碼信號，證明編碼微球的螢光編碼信號具有高度的可分辨性，在螢光編碼微球高通量生物檢測、流式細胞生物分析等領域有廣泛的應用前景。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。