一種生物螢光納米顆粒和溫度傳感薄膜及其製備方法
2023-10-09 03:30:29
專利名稱：一種生物螢光納米顆粒和溫度傳感薄膜及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種生物螢光納米顆粒和溫度傳感薄膜及其製備方法，核殼結構的生
物螢光納米顆粒和溫度傳感薄膜具有溫度傳感特性，屬於生物溫度傳感器技術領域。
背景技術：
溫度檢測在科學研究以及工業、醫學等多種領域中都佔有十分重要的地位。在檢測溫度的多種方法中，基於發光原理的溫度檢測方法備受關注，因為這種方法可以做到無創、精確，在強烈的電磁場中也不會受到幹擾。基於發光原理的生物溫度傳感器具有一定的市場需求，如在腫瘤的局部熱療和光動力治療中，獲取目標細胞組織的溫度信息對取得最佳的治療效果具有重要意義。光纖溫度傳感器雖廣泛研究並已商業化，但並不適用於生物體內溫度的無感測量。 Eu3+配合物的發光大多具有大的斯託克斯位移，壽命長，且對溫度高度敏感。迄今為止，Eu"配合物已經被設計應用於溫度傳感，例如將其固定於聚合物基質中形成薄膜溫度傳感器。但是在生理範圍(25-45°C)以及細胞體內進行檢測時，目前的溫度傳感器受制於以下因素( 一 )溫度解析度不夠高，(二 )缺乏生物相容性，(三)傳感器的體積過大。因此，在細胞體內的溫度測量方法和材料鮮有報導。
發明內容
本發明的第一個目的在於提供一種具有生物相容性的核殼結構的生物螢光納米顆粒。本發明擬提供一種基於Eu"配合物的核殼結構生物螢光納米顆粒，Eu"配合物作為螢光溫度探針，鑲嵌於具有生物相容性的矽基核殼結構納米顆粒(粒徑為20-30nm)之中。
為實現上述目的，本發明採取以下技術方案 —種核殼結構的生物螢光納米顆粒，其特徵在於它由具有生物兼容性的二氧化矽殼層和含溫度探針的雜化核構成，所述雜化核由Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷)隨機分散在2-二 (三甲氧基矽基)癸烷和聚甲基丙烯酸甲酯中組成，所述二氧化矽殼層由2-二 (三甲氧基矽基)癸烷水解縮聚組成。 —種優選技術方案，其特徵在於所述核殼結構的生物螢光納米顆粒由重量比為2 : 48 : 50的Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷)、2-二 (三甲氧基矽基)癸烷和聚甲基丙烯酸甲酯組成。 本發明的第二個目的在於提供一種具有生物相容性的核殼結構的生物螢光納米顆粒的製備方法。 為實現上述目的，本發明採取以下技術方案 —種核殼結構的生物螢光納米顆粒的製備方法，包括如下步驟
(l)DNM(二萘甲醯甲烷)的合成將反應當量的2-萘甲酸乙酯和2'-萘乙酮溶入四氫呋喃中，然後在攪拌中將過量10% (重量)的氫化鈉(NaH)緩慢加入，將所得混合物在60-7(TC回流加熱2-4小時，室溫冷卻，加入適量水，再用當量的HC1進行酸化，所得粗品用乙醚萃取，並用石油醚進行重結晶提純，得到DNM ; (2)Eu-DT(Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷))的合成將所得DNM、T0P0(三辛基氧化磷)和氫氧化鈉按照3 : 2 : 3的摩爾比溶解在乙醇中，並在攪拌中加熱溶解，得混合液；將反應當量的三氯化銪溶解於乙醇，然後將其逐滴加入上述混合液中，得Eu-DT沉澱，持續攪拌2-4小時使沉澱充分，過濾得Eu-DT配合物，所得粗品經過體積比為4/1的乙醇/水混合物的重結晶，得到淺黃色固體； (3)含有溫度探針(Eu-DT)的新型核殼結構納米顆粒的合成將步驟(2)所得Eu-DT，P匿A(聚甲基丙烯酸甲酯)和BTD(2-二 (三甲氧基矽基)癸烷)按照2 : 48 : 50的質量比溶解於丙酮中，並且使它們在溶液中的總濃度為O. 1%，使用微量調節注射器，取該溶液200ii L，在超聲震蕩條件下迅速(3-5秒鐘內)注入到pH值為9的水中，用氨水調整pH值，由此產生的懸浮液靜置l-3小時後，矽烷水解縮聚形成二氧化矽殼層，再用孔徑為0. 2 ii m的過濾膜進行過濾，隨後將所得濾液在二次蒸餾水中透析24小時以除去有機溶劑，即得到核殼結構的生物螢光納米顆粒的水溶液。 本發明的第三個目的在於提供一種具有生物兼容性的螢光溫度傳感薄膜。本發明擬提供一種基於上述核殼結構螢光納米顆粒的溫度傳感薄膜，將納米顆粒分散於某種生物性薄膜或塗料之中。 為實現上述目的，本發明採取以下技術方案 —種生物螢光溫度傳感薄膜，其特徵在於它由聚乙烯醇(PVA)薄膜載體和核殼結構的生物螢光納米顆粒組成，所述核殼結構的生物螢光納米顆粒與所述聚乙烯醇(PVA)薄膜載體之間的重量比為0. 1-0. 3%。；所述的核殼結構的生物螢光納米顆粒由二氧化矽殼層和雜化核構成，所述雜化核由Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷)隨機分散在2-二 (三甲氧基矽基)癸烷和聚甲基丙烯酸甲酯中組成，所述二氧化矽殼層由2-二 (三甲氧基矽基)癸烷水解縮聚組成。 —種優選技術方案，其特徵在於所述核殼結構的生物螢光納米顆粒由重量比為2 : 48 : 50的Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷)、2-二 (三甲氧基矽基)癸烷和聚甲基丙烯酸甲酯組成。 —種優選技術方案，其特徵在於所述生物螢光溫度傳感薄膜的厚度為110-130 iim。 本發明的第四個目的在於提供一種具有生物兼容性的螢光溫度傳感薄膜的製備方法。 為實現上述目的，本發明採取以下技術方案 —種生物螢光溫度傳感薄膜的製備方法，包括如下步驟 (l)DNM(二萘甲醯甲烷)的合成將反應當量的2-萘甲酸乙酯和2'-萘乙酮溶入四氫呋喃中，然後在攪拌中將過量10% (重量)的氫化鈉(NaH)緩慢加入，將所得混合物在60-7(TC回流加熱2-4小時，室溫冷卻，加入適量水，再用當量的HC1進行酸化，所得粗品用乙醚萃取，並用石油醚進行重結晶提純，得到DNM ; (2)Eu-DT(Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷))的合成將所得DNM、TOPO(三辛基氧化磷)和氫氧化鈉按照3 : 2 : 3的摩爾比溶解在乙醇中，並在攪拌中加熱溶解，得混合液；將反應當量的三氯化銪溶解於乙醇，然後將其逐滴加入上述混合液中，得Eu-DT沉澱，持續攪拌2-4小時使沉澱充分，過濾得Eu-DT配合物，所得粗品經過體積比 為4/1的乙醇/水混合物的重結晶，得到淺黃色固體； (3)含有溫度探針(Eu-DT)的新型核殼結構納米顆粒的合成將步驟(2)所得 Eu-DT，P匿A(聚甲基丙烯酸甲酯)和BTD(2-二 (三甲氧基矽基)癸烷)按照2 : 48 : 50 的質量比溶解於丙酮中，並且使它們在溶液中的總濃度為O. 1%，使用微量調節注射器，取 該溶液200ii L，在超聲震蕩條件下迅速(3-5秒鐘內)注入到pH值為9的水中，用氨水調 整pH值，由此產生的懸浮液靜置1-3小時後，矽烷水解縮聚形成二氧化矽殼層，再用孔徑為 0. 2 i！ m的過濾膜進行過濾，隨後將所得濾液在二次蒸餾水中透析24小時以除去有機溶劑， 即得到核殼結構的生物螢光納米顆粒的水溶液； (4)傳感薄膜的製備在80-10(TC下將聚乙烯醇(PVA)溶解於水中，配製出10% 質量百分比的聚乙烯醇(PVA)水溶液，將步驟(3)所得核殼結構的生物螢光納米顆粒的水 溶液進行濃縮，獲得10倍於先前納米顆粒濃度的溶液，按1 : 1的體積比與10%的PVA溶 液相混合，得到總濃度為5% (質量比)的粘性透明溶液，攪拌，所得混合液以刮塗法塗到載 玻片上並在空氣中進行乾燥，得產品。 本發明提出的具有核殼結構的納米螢光溫度傳感器的截面示意圖如圖1所示。作 為溫度探針的Eu-DT分子隨機地分散於BTD-PMMA雜化核中，這個核則被連續的(或離散 的)二氧化矽層所包覆。這裡Eu-DT為Eu-三(DNM，二萘甲醯甲烷)-二 (TOPO，三辛基氧 化磷)，BTD指2-二 (三甲氧基矽基)癸烷；PMMA指聚甲基丙烯酸甲酯。Eu-DT的分子結構
如下圖所示
Eu-DT的設計與合成是基於以下因素考量的(一)Eu"的P 二酮配合物的發光一 般表現出對溫度的高敏感性；(二 )DNM能夠有效地激活中心Eu3+的發光；(三)DNM的吸收 帶可延伸到光譜的可見光部分，從而匹配發光二極體或二極體雷射器之類小體積的高效光 源；(四)T0P0可以提高配體到中心離子的能量傳遞效率，以及降低5D。能級的無輻射電子 弛豫速率，從而提升配合物的量子發光效率。 本發明提出的含有Eu"探針(Eu-DT)的新型核殼結構納米顆粒，由Eu-DT， BTD， PMMA以及外面包覆的矽殼層共同組合而成，其粒徑為20至30nm。納米顆粒中PMMA的引入 是為了減少Eu配合物的摻雜濃度，從而消弱濃度猝滅以獲得較強的發光和較長的螢光壽 命。另一方面，PMMA的折射率(1.49)與二氧化矽(1.46)匹配，這也使得生成的納米顆粒 擁有較好的光學透明度。但是，單純的PMMA會在製備過程中聚集，不能形成穩定的納米顆 粒。因此引入BTD對納米顆粒進行二氧化矽殼層封裝是必不可少的。同時，溫度探針Eu-DT 在納米顆粒基質的保護作用下，其光穩定性得到很大改善，詳情見圖2。其發光強度和發光 壽命在生理範圍內(25-45°C)顯示出強烈的溫度敏感性。上述特性使得這種核殼結構納米顆粒在生物溫度傳感方面具有極大的應用價值。 發光強度可能因傳感器的濃度和光電子系統(光源和探測器)的漂移等因素而 發生變化，而衰減時間則不受這些因素的影響。圖7-2給出了納米顆粒的發光壽命隨溫 度的變化。可以觀察到，壽命隨著溫度的上升而迅速縮短，相應的溫度敏感度為-2.2% /°C (25_45°C)。相比於發光強度的測量，納米溫度傳感器的螢光壽命表現出較弱的溫度敏 感度。這可以解釋為，發光強度與Eu"的SD。電子態以及配體的三重激發態二者的熱失活都 有關係，而發光壽命則只取決於SD。電子態。曲線可以用下面的阿列紐斯方程進行很好的擬合。
T =
+ & exp
A77 其中t為平均壽命，k。為激發態失活狀態下對溫度不敏感的衰減速率，、為指前
因子，AE為發射能級與更高的激發態能級之間的能級差，R為氣體常數。 為了適應大面積的溫度檢測(在醫學治療和研究中有這種需求，例如在皮膚科)，
將本發明提出的溫敏螢光納米顆粒分散到具有良好生物兼容性的聚乙烯醇(PVA)高分子
材料中，製備出溫敏薄膜。用時域發光壽命成像方法中的RLD法(快速壽命測量)對這種
薄膜的溫度相關特性進行研究(見圖8)。 有益效果 本發明提出的可應用於生理溫度範圍內傳感的核殼結構納米顆粒擁有如下特性 ( 一 )體積微小；(二 )擁有良好的溫度解析度(+/-0. 3°C );(三)Eu-DT探針封裝入不會 引起生物體排斥的納米保護層中，這使得材料擁有很好的生物體相容性，同時封裝也使得 探針對外部的幹擾具有抗性；(四)測量溫度範圍涵蓋了醫學、細胞生物學和生物技術中所 遇到的溫度範圍；(五)可見光激發；(六)高度的光穩定性；(七)線狀發射，這一特性有 助於進行多色(雙)傳感，例如溫度與另一參數相結合。本發明的基於上述螢光納米顆粒 的生物溫度傳感薄膜，其發光可通過強度或者壽命讀出。 下面通過附圖和具體實施方式
對本發明做進一步說明，但並不意味著對本發明保 護範圍的限制。
圖1是含有溫度探針(Eu-DT)的微型納米顆粒的截面示意圖。 圖2是Eu-DT封裝入納米顆粒前、後的光漂白對比圖。 圖3-1是不同Eu-DT摻雜濃度的納米顆粒在水溶液中的發射光譜。 圖3-2是Eu-DT濃度對納米顆粒在水溶液中發光強度影響的示意圖。 圖4是Eu-DT濃度對納米顆粒在水溶液中發光壽命影響的示意圖。 圖5是Eu-DT在甲苯溶液(虛線)以及封裝到納米顆粒中(實線)的吸收和發射光譜。 圖6是Eu-DT納米顆粒的透射電鏡照片。 圖7-1是水溶液中Eu-DT納米顆粒在616nm處的變溫發射強度(激發波長為 400nm)圖。 圖7-2是水溶液中Eu-DT納米顆粒的變溫發光壽命。其溫度依賴行為可通過阿列
7紐斯方程擬合。 圖8是在l-48t:溫度區間，50-1950mbar氣壓區間，生物螢光溫度傳感薄膜的發光 壽命。
具體實施例方式所用材料2-萘甲酸乙酯、2' _萘乙酮、氫化鈉、三辛基氧化磷、三氯化銪、聚甲基 丙烯酸甲酯、聚乙烯醇及過濾膜購於Sigma-Aldrich公司，2-二 (三甲氧基矽基)癸烷購自 Gelest公司，均為分析純。乙醇、氫氧化鈉以及鹽酸為分析純，所用水為二次蒸餾水。
步驟一 合成DNM 將3. 40g(20mmol)2-萘甲酸乙酯和3. 72g(20mmol)2' _萘乙酮溶入100ml四氫呋 喃中，然後在攪拌中將1. 06g(44mmol，過量10% )氫化鈉少量逐次加入。將所得混合物以 67t:回流加熱3小時，然後室溫冷卻24小時。適量的水(l-2ml)被添加到該溶液中，隨後 用O. lmol HC1進行酸化。所得粗品用乙醚進行萃取，並用石油醚進行多次重結晶提純，得 至lj DNM。 步驟二 合成Eu-DT 將步驟一所得的DNM(l. 5mmo1)、 TOPO(lmmol)和氫氧化鈉(1. 5mmo1)溶解在乙 醇(20ml)中，並在攪拌中加熱溶解，得混合液；將三氯化銪129mg(0. 5mmo1)溶解於乙醇 (12. 9ml)後逐滴加入上述混合液中，即可生成Eu-DT沉澱。將混合物持續攪拌3小時後，過 濾得到Eu-DT配合物。該粗成品經過體積比為4/1的乙醇/水混合物的多次重結晶，得到 一種淺黃色固體。 步驟三含有溫度探針(Eu-DT)的新型核殼結構納米顆粒的合成
將步驟二所得Eu-DT，PMMA和BTD按照2 : 48 : 50的質量比溶解於丙酮中，並且 使它們在溶液中的總濃度為0. 1 % 。然後，使用微量調節注射器，取該溶液200 ii L，在超聲 震蕩條件下迅速(3-5秒鐘內)注入到pH值為9的8mL水中(用氨水pH值調整)。由此產 生的懸浮液靜置2小時，在鹼性環境下BTD中的矽氧烷發生水解和縮聚，在納米顆粒表面形 成二氧化矽殼層，然後再用孔徑為0. 2 ii m的過濾膜進行過濾，隨後在二次蒸餾水中透析24 小時以除去有機溶劑，即得到核殼結構的生物螢光納米顆粒的水溶液。
步驟四傳感薄膜的製備 在9(TC下將1. Og聚乙烯醇(PVA)溶解於10ml水中，配製出10%質量百分比的聚 乙烯醇(PVA)水溶液。將步驟三中最終獲得的核殼結構的生物螢光納米顆粒的水溶液進行 濃縮，獲得IO倍於先前納米顆粒濃度的溶液。取部分溶液按1 : 1的體積比與10X的PVA 溶液相混合，得到總濃度為5% (質量比)的粘性透明溶液。經l小時的攪拌後，將所得混 合液以刮塗法塗到載玻片上並在空氣中進行乾燥。製得的溫度傳感薄膜的厚度為120 ym。
測試實驗
1、光譜表徵和實驗裝置 吸收光譜測量是在Lambda 14p紫外-可見光分光光度計上進行的。穩態和時間分 辨發光光譜測量是在Aminco AB 2發光光譜儀上進行的。溫敏薄膜的變溫壽命測量的實驗 裝置與參考文獻(M. Stich， S. Nagl， 0. S. Wolfbeis， U. Henne， M. Schaeferling， Adv. Funct. Mat. 2008， 18， 1399)中描述的相同，大體如下薄膜的激發光源使用405納米的LED。傳感器(大小為3平方釐米)放置於一個測試腔中，腔內的壓力可以在50-2000mbar之間調節， 溫度可以在l-5(TC之間進行調節。時間分辨壽命成像使用的是一個12bit b/w CCD攝像 機。激發光在通過一個2mm厚的帶通濾波片後，以20度的傾斜角照射在傳感薄膜上。脈衝 寬度為20微秒，延遲時間為10微秒。薄膜的發光在通過一個D610/60M的帶通濾波片後被 探測到。 2、考察封裝前後Eu-DT配合物的光穩定性(圖2)(光漂白實驗) 圖2是Eu-DT封裝入納米顆粒前、後的光漂白對比圖，其中A為Eu-DT封裝入納米
顆粒前的光漂白曲線，B為Eu-DT封裝入納米顆粒後的光漂白曲線。用380nm的光源(對
應於吸收峰值)對Eu-DT納米粒子進行持續照射以檢測其光穩定性。如果將Eu-DT直接溶
解在丙酮中，它會在兩小時內漂白近40X;而將Eu-DT封裝於納米粒子內部，在相同的條件
下，只會漂白約5%。 3、考察Eu-DT配合物摻雜濃度對發光強度和壽命的影響(圖3，4)
用封裝-再沉澱法製備了含有Eu-DT納米顆粒(摻雜濃度從1到50%不等)。在 所有的納米粒子中，BTD的質量恆定在50%。圖3-1是不同Eu-DT摻雜濃度的納米顆粒在 水溶液中的發射光譜，圖3-2是Eu-DT濃度對納米顆粒在水溶液中發光強度影響的示意圖， 圖4是Eu-DT濃度對納米顆粒在水溶液中發光壽命影響的示意圖，從圖3-1和圖3-2可以 看出，在1到20%的範圍內，納米粒子的發光強度隨著Eu-DT含量的增加而增強。到達峰值 (約20%)以後，發光強度開始隨著Eu-DT含量的增加而減弱。相反，發光衰減時間單調地 隨Eu-DT濃度的增加而縮短(圖4)。 本發明中的核殼結構納米顆粒的發光強度和衰減時間依賴於Eu-DT的摻雜濃度。 其相對發光強度可以在25-100%的區間內進行調整，而發光壽命也可以在220-100 ii s之 間進行調整。 4、圖5是Eu-DT在甲苯溶液(虛線)以及封裝到納米顆粒中(實線)的吸收和發射 光譜。本發明提出的納米顆粒的光譜特性與Eu-DT在有機溶劑中的很相似。在藍光LED的照 射下，納米顆粒懸浮液顯示出Eu"配合物的特徵紅光，且容易地被肉眼觀察到。圖6是Eu-DT 納米顆粒的透射電鏡照片，透射電子顯微鏡(TEM)顯示了納米顆粒的大小為20-30nm，約呈 球形。 Eu-DT在甲苯溶液中的吸收和發射光譜如圖5所示。其吸收從300nm延伸到450nm 左右，該寬帶歸因於DNM的吸收。該寬帶對應於紫色發光二極體(發光峰為405nm)，或者 375nm以及405nm半導體雷射器的激發。在可見光激發下，Eu-DT給出了典型的Eu3+配合物 的紅光發射(5D。 — 7F2)。 5、考察納米顆粒的發光強度和衰減時間(壽命)對溫度的敏感性。 在發光強度和衰減時間(壽命)方面研究了納米顆粒的發光對溫度的敏感性。圖
7-1是水溶液中Eu-DT納米顆粒在616nm處的變溫發射強度(激發波長為400nm)圖，表明，
隨著溫度從1(TC上升到5(TC，納米顆粒的發光強度減少了80^以上。依據溫度敏感度的定
義AI/(IrrfAT)，該納米溫度傳感器在25-45t:範圍內的敏感度是-3.07^/t:。假設發光
強度的測量精度為+/-1 % ，其解析度達到+/-0. 3°C 。 圖7-2是水溶液中Eu-DT納米顆粒的變溫發光壽命，給出了納米顆粒的發光壽命 隨溫度的變化。其溫度依賴行為可通過阿列紐斯方程擬合。可以觀察到，壽命隨著溫度的
9上升而迅速縮短，相應的溫度敏感度為-2.2%/匸(25_45°C)。相比於發光強度的測量，納 米溫度傳感器的螢光壽命表現出較弱的溫度敏感度。 6、圖8是在l-48t:溫度區間，50-1950mbar氣壓區間，生物螢光溫度傳感薄膜的發 光壽命。表明了在不同溫度條件下傳感薄膜的發光壽命的變化。
權利要求
一種核殼結構的生物螢光納米顆粒，其特徵在於它由二氧化矽殼層和雜化核構成，所述雜化核由Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二(三辛基氧化磷)隨機分散在2-二(三甲氧基矽基)癸烷和聚甲基丙烯酸甲酯中組成，所述二氧化矽殼層由2-二(三甲氧基矽基)癸烷水解縮聚組成。
2. 根據權利要求1所述的核殼結構的生物螢光納米顆粒，其特徵在於所述核殼結構的生物螢光納米顆粒由重量比為2 : 48 : 50的Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧 化磷)、2-二 (三甲氧基矽基)癸烷和聚甲基丙烯酸甲酯組成。
3. —種核殼結構的生物螢光納米顆粒的製備方法，包括如下步驟(1) 二萘甲醯甲烷的合成將反應當量的2-萘甲酸乙酯和2'-萘乙酮溶入四氫呋喃 中，然後在攪拌中將過量10% (重量)的氫化鈉緩慢加入，將所得混合物在60-7(TC回流加 熱2-4小時，室溫冷卻，加入適量水，再用當量的HC1進行酸化，所得粗品用乙醚萃取，並用 石油醚進行重結晶提純，得到二萘甲醯甲烷；(2) Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷)的合成將所得二萘甲醯甲烷、三辛 基氧化磷和氫氧化鈉按照3 : 2 : 3的摩爾比溶解在乙醇中，並在攪拌中加熱溶解，得混合 液；將反應當量的三氯化銪溶解於乙醇，然後將其逐滴加入上述混合液中，得Eu-DT沉澱， 持續攪拌2-4小時使沉澱充分，過濾得Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷)，所得 粗品經過體積比為4/1的乙醇/水混合物的重結晶，得到淺黃色固體；(3) 核殼結構納米顆粒的合成將步驟(2)所得Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛 基氧化磷)，聚甲基丙烯酸甲酯和2-二 (三甲氧基矽基)癸烷按照2 : 48 : 50的質量 比溶解於丙酮中，並且使它們在溶液中的總濃度為0. 1%，使用微量調節注射器，取該溶液 200 ii L，在超聲震蕩條件下迅速注入到pH值為9的水中，用氨水調整pH值，由此產生的懸 浮液靜置1-3小時後，再用孔徑為0. 2 ii m的過濾膜進行過濾，隨後將所得濾液在二次蒸餾 水中透析24小時，即得到核殼結構的生物螢光納米顆粒的水溶液。
4. 一種生物螢光溫度傳感薄膜，其特徵在於它由聚乙烯醇薄膜載體和核殼結構的生 物螢光納米顆粒組成，所述核殼結構的生物螢光納米顆粒與所述聚乙烯醇薄膜載體之間的 重量比為0. 1-0. 3%。;所述的核殼結構的生物螢光納米顆粒由二氧化矽殼層和雜化核構成， 所述雜化核由Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷)隨機分散在2-二 (三甲氧基 矽基)癸烷和聚甲基丙烯酸甲酯中組成，所述二氧化矽殼層由2-二 (三甲氧基矽基)癸烷 水解縮聚組成。
5. 根據權利要求4所述的生物螢光溫度傳感薄膜，其特徵在於所述核殼結構的生物 螢光納米顆粒由重量比為2 : 48 : 50的Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷)、 2-二 (三甲氧基矽基)癸烷和聚甲基丙烯酸甲酯組成。
6. 根據權利要求5所述的生物螢光溫度傳感薄膜，其特徵在於所述生物螢光溫度傳 感薄膜的厚度為110-130 iim。
7. —種生物螢光溫度傳感薄膜的製備方法，包括如下步驟(1) 二萘甲醯甲烷的合成將反應當量的2-萘甲酸乙酯和2'-萘乙酮溶入四氫呋喃 中，然後在攪拌中將過量10% (重量)的氫化鈉緩慢加入，將所得混合物在60-7(TC回流加 熱2-4小時，室溫冷卻，加入適量水，再用當量的HC1進行酸化，所得粗品用乙醚萃取，並用 石油醚進行重結晶提純，得到二萘甲醯甲烷；(2) Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷)的合成將所得二萘甲醯甲烷、三辛 基氧化磷和氫氧化鈉按照3 : 2 : 3的摩爾比溶解在乙醇中，並在攪拌中加熱溶解，得混合 液；將反應當量的三氯化銪溶解於乙醇，然後將其逐滴加入上述混合液中，得Eu-DT沉澱， 持續攪拌2-4小時使沉澱充分，過濾得Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛基氧化磷)，所得 粗品經過體積比為4/1的乙醇/水混合物的重結晶，得到淺黃色固體；(3) 核殼結構納米顆粒的合成將步驟(2)所得Eu-三(二萘甲醯甲烷)-二 (三辛 基氧化磷)，聚甲基丙烯酸甲酯和2-二 (三甲氧基矽基)癸烷按照2 : 48 : 50的質量 比溶解於丙酮中，並且使它們在溶液中的總濃度為0. 1%，使用微量調節注射器，取該溶液 200 ii L，在超聲震蕩條件下迅速注入到pH值為9的水中，用氨水調整pH值，由此產生的懸 浮液靜置1-3小時後，再用孔徑為0. 2 ii m的過濾膜進行過濾，隨後將所得濾液在二次蒸餾 水中透析24小時，即得到核殼結構的生物螢光納米顆粒的水溶液；(4) 傳感薄膜的製備在80-10(TC下將聚乙烯醇溶解於水中，配製出10%質量百分比 的聚乙烯醇水溶液，將步驟(3)所得核殼結構的生物螢光納米顆粒的水溶液進行濃縮，獲 得10倍於先前納米顆粒濃度的溶液，按1 : 1的體積比與10%的聚乙烯醇溶液相混合，得 到總濃度為5% (質量)的粘性透明溶液，攪拌，所得混合液以刮塗法塗到載玻片上並在空 氣中進行乾燥，得產品。
全文摘要
本發明涉及一種生物螢光納米顆粒和溫度傳感薄膜及其製備方法，屬於生物溫度傳感器技術領域。生物螢光納米顆粒包括二氧化矽殼層和雜化核，雜化核由Eu-DT隨機分散在2-二(三甲氧基矽基)癸烷和聚甲基丙烯酸甲酯中組成，二氧化矽殼層由2-二(三甲氧基矽基)癸烷水解縮聚組成。重量比為0.1-0.3‰的生物螢光納米顆粒與PVA薄膜載體組成生物螢光溫度傳感薄膜。本發明傳感薄膜中所含的顆粒體積微小；有良好的溫度解析度，Eu-DT探針封裝入不會引起生物體排斥的納米保護層中，這使得材料擁有很好的生物體相容性，同時封裝也使得探針對外部的幹擾具有抗性。
文檔編號G01K11/00GK101724394SQ20091024139
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月1日 優先權日2009年12月1日
發明者彭洪尚, 謝蒂旎, 黃世華 申請人:北京交通大學