荧光磁性多功能纳米材料及其制备方法 【技术领域】
本文公开了一种荧光磁性多功能材料及其制备方法，所属技术领域为分析化学、纳米材料学、合成化学、生物分析化学。
背景技术
多功能材料一直以来都是材料学研究的热门领域，而纳米材料由于纳米尺寸效应和量子表面效应所赋予的奇特的性质也越来越受到科学工作者的重视。荧光试剂用于生物标记和细胞显影与成像一直是一个活跃的研究领域，但是现在通用的有机染料类荧光试剂有着荧光强度小、激发光谱窄、易于被光漂白等明显的缺点。这些缺点严重地制约了荧光方法在医学实验和临床检测上的应用。磁分离技术用于生物分析还没有普及。
Nie Shuming等首先采用高分子微球包覆荧光纳米粒子，制备出用于蛋白质编码的探针。所得到的微球为粒径0.5um-2um，在油相中将不同颜色的量子点包覆于高分子微球中，通过每个微球中每种量子点的个数的不同，采用颜色和强度作为信号参数实现了对不同蛋白质的检测。
Nie Shuming所采用的制备聚苯乙烯包覆荧光纳米量子点的具体过程：
1、采用无皂乳液聚合的方法制备聚苯乙烯微球；
2、制备荧光纳米量子点；
3、用CHCl3与正丁醇混合溶液(v/v，5％/95％)作为包覆时使用的有机试剂；
4、分别用3分散高分子微球及量子点，再将两者混合充分，室温下反应30min。
5、将反应产品4离心后去除清液，得到的沉淀就为聚苯乙烯包覆的量子点微球Pst-QDs microbeads。
【发明内容】
本发明的目的是提供一种荧光磁性多功能纳米材料及其制备方法，将荧光纳米材料和磁性纳米材料同时包覆于高分子微球中，等到了既有优秀的荧光特性又可以通过简易磁场来控制的多功能纳米材料。
本发明的荧光磁性多功能纳米材料，它由高分子微球包覆着粒径为4nm-8nm荧光纳米量子点，其特征在于高分子微球中还包覆着粒径为4nm-20nm的磁性纳米材料。
如上所述的荧光磁性多功能纳米材料，其特征在于高分子微球至少为聚苯乙烯高分子微球、苯乙烯/丙稀酰胺共聚高分子微球之一。
如上所述地荧光磁性多功能纳米材料，其特征在于荧光纳米量子点至少为CdTe、CdSe、InP、InAs、CdSe/CdS、CdSe/ZnS、CdSe/ZnSe、CdTe/ZnS之一。
如上所述的荧光磁性多功能纳米材料，其特征在于磁性纳米材料为磁性金属氧化物。
如上所述的荧光磁性多功能纳米材料，其特征在于荧光纳米量子点为水溶性的，所用磁性纳米粒子是在水相合成的。
如上所述的荧光磁性多功能纳米材料的制备方法，其具体的制作方法如下：
1、采用无皂乳液聚合的方法制备聚苯乙烯微球或苯乙烯/丙稀酰胺共聚的微球；
6、制备荧光纳米量子点，控制粒径为4nm-8nm；
其特征在于：
7、制备4nm-20nm的磁性纳米粒子；
8、配制氯仿/正丁醇混合溶液(v/v，5-10％/95-90％)作为包覆时使用的有机试剂；
5、将干燥后的高分子微球、量子点和磁性纳米粒子在4中完全分散；
6、将分散后的溶液混合均匀并且充分振荡；
7、离心去除清液，得到沉淀；
8、再将沉淀用正己烷洗涤一次后离心去除清液，得到的沉淀就为产品—荧光磁性多功能纳米材料。
如上所述的荧光磁性多功能纳米材料的制备方法，其特征在于：荧光纳米量子点为水溶性的，所用磁性纳米粒子是在水相合成的，所用包覆体系为水。
如上所述的荧光磁性多功能纳米材料的制备方法，其特征在于：采用02139152.1号发明专利申请文件所述的方法合成荧光纳米量子点，采用有机相中高温裂解的方法合成出粒径均匀的磁性纳米粒子。
本发明是在Nie Shuming制备荧光微球方法的启发下，首次成功地将荧光纳米材料和磁性纳米材料同时包覆于高分子微球中，等到了既有优秀的荧光特性又可以通过简易磁场来控制的多功能纳米材料。通过包覆前后的透射电镜表征，可以直观地看到纳米粒子进入了高分子微球的空腔，并且包覆前后微球的分散性和粒径分布没有明显区别。通过倒置荧光显微镜表征，多功能微球呈现为很好的单分散性和荧光特性。简易的外加磁场就可以实现多功能微球的磁分离。以上这些性质使得我们发明的荧光磁性多功能微球可用于细胞显影与成像和磁分离与筛选的研究。
【附图说明】
图1，是苯乙烯/丙稀酰胺共聚的微球的透射电镜照片。
图2是量子点CdSe/ZnS的透射电镜照片。
图3，是磁性纳米粒子γ-Fe2O3的透射电镜照片。
图4，是将量子点和磁性纳米粒子包覆入高分子微球后的透射电镜照片。
图5，是荧光磁性多功能材料的荧光显微成像(左图为明场成像，右图为荧光成像)。
具体的实施方式
以下举例说明本发明的具体实施方式，但本发明的内容并不限于所举的例子。
制作方法例一如下：
1.采用无皂乳液聚合的方法制备出尺寸均一、形貌优良的苯乙烯/丙稀酰胺共聚的微球，粒径一般为50nm-2um，可以通过实验条件控制粒径为100nm-200nm。
2.采用我们02139152.1号发明专利申请文件所述的方法合成出高质量的荧光纳米量子点(e.g，CdSe/ZnS，)，控制粒径为4nm-8nm。合成过程安全、无毒、成本低。
3.采用有机相中高温裂解的方法合成出粒径均匀的磁性纳米粒子(e.g，γ-Fe2O3，Fe3O4)，其平均粒径为8nm。
4.配制氯仿/正丁醇混合溶液(v/v，5％/95％)作为包覆时使用的有机试剂。
5.将干燥后的高分子微球、量子点和磁性纳米粒子在4中完全分散。
6.将分散后的溶液混合均匀并且充分振荡30分钟。
7.在3000rpm/3min条件下离心去除清液，得到的沉淀再用正己烷洗涤一次后再在同样条件下离心去除清液，得到的沉淀就为产品—荧光磁性多功能纳米材料：由粒径为100nm-200nm聚苯乙烯微球包覆着粒径为4nm-8nm荧光纳米量子点和粒径为8nm的磁性纳米材料。制作方法例二如下：
在水相中完成包覆过程。
具体步骤大致同上，区别在于所用的量子点要先通过文献方法(control ofphotoluminescence proterties of CdSe nanocrystals in growth.J.Am.chem..Soc.Vol124，No9，2002，2049-2055)修饰后变成水溶性，所用磁性纳米粒子为依据文献Bilayer Surfactat stabilized magneti Fluids：Synthesifs and interactions atinterfaces.(Langmuir，1999.Vol15，P447-4537)在水相合成，所用包覆体系为水。本例的荧光磁性多功能材料特别适用于生物分析。
采用本发明方法合成的荧光磁性多功能材料具有以下优点：(1)优异的荧光特性。因为所采用的量子点，特别是壳/核型量子点(e.g，CdSe/ZnS，)，有着传统有机荧光染料无法比拟的优点，如激发光谱很宽、可实现多元激发、荧光强度大、不易被光漂白等，所以它有着代替传统荧光试剂用于生物分析的巨大潜力；(2)在高分子微球中引入了磁性从而实现了磁操作和分离的可能。首次成功的将荧光和磁性材料同时包覆于高分子微球，实现了只用简单外加磁场就可以进行磁操作和磁分离；(3)在高分子微球合成时，不仅可以实现粒径可控，而且可以通过在表面引入不同的功能团而实现将不同种类的受体生物分子连接到微球表面，从而为之后的细胞学实验打下基础。整个制作方法简单易行，成本较低，在一般化学实验室均可完成，为广泛推广应用奠定了基础。我们研究组正采用该法制备的荧光磁性多功能纳米材料，开展癌细胞的筛分和成像的研究工作。