CN103205257A

CN103205257A - 一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法

Info

Publication number: CN103205257A
Application number: CN2013100438882A
Authority: CN
Inventors: 李林松; 周长华; 申怀彬
Original assignee: Henan University
Current assignee: Henan University
Priority date: 2013-02-04
Filing date: 2013-02-04
Publication date: 2013-07-17

Abstract

本发明（即一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法）涉及一种制备多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法。本发明首先利用两性齐聚物，将油溶性荧光量子点转移至水相中；然后将水溶性单个荧光量子点和荧光微球包裹进二氧化硅中；随后使二氧化硅包裹的单个荧光量子点和荧光微球表面带有疏水基团，最后重新利用两性齐聚物制备出多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球。通过此方法可最大限度保护荧光量子点免受外界环境(如强酸，强碱，盐等)的破坏作用。在微孔免疫试纸条生物检测系统中可用于检测人绒毛促性腺激素（HCG）,艾滋病毒(HIV)，肝炎和猪尿中的瘦肉精——莱克多巴胺(Rac)残留等。

Description

一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法

技术领域

本发明属于纳米材料技术和生物技术交叉领域，涉及到一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法。此方法在不同的制备阶段能合成不同功能的单个荧光量子点和荧光微球：两性齐聚物修饰的水溶性单个荧光量子点和荧光微球、二氧化硅包裹的油溶性单个荧光量子点和荧光微球以及多层保护的水溶性单个荧光量子点和荧光微球。采用本方法所合成的多层保护的单个荧光量子点和荧光微球，其荧光稳定性较传统方法有大幅度提高，可用于细胞标记、固态发光器件及可用于免疫层析快速检测。因此本发明无论在实验室研究还是工业应用方面都具很高的价值。

背景技术

半导体荧光量子点由于具有卓越的光学和电学性能，使其在光学、电子学和生物检测等领域引发了研究热潮，并取得了较大的研究进展。水溶性荧光量子点生物检测材料(尤其用于细胞标记和微孔免疫层析试纸条快速检测领域)是近年来发展起来的一类新型材料，它们可取代常规免疫检测中常用的胶体金、乳胶颗粒、酶及有机荧光等标记分子，在生物染色、免疫测定、原位杂交和多色成像等研究中发挥了巨大的作用。与传统的发光材料相比，其优点如下：传统发光材料需在不同波长条件下实现对不同生物分子的检测，而荧光量子点标记材料则可以在同一波长下检测不同粒径的分子，从而实现多种生物分子的同时检出；由于荧光量子点本身具备的量子效应，其激发光源可采用多种光源，如可见光、紫外光、红外光等，避免了传统发光材料必须用激光光学仪器检测而导致的成本过高问题；另外，荧光量子点标记材料克服了传统发光材料容易分解、发光时间短、发射谱线宽、本底高、检测敏感度低的不足，可使检测敏感度大大增加，可达皮克至飞克级；采用其作标记材料，可实现生物分子的超微量检测。

近年来国际上很多研究小组对水溶性荧光量子点的合成进行了研究。早期制备水溶性量子点的方法是利用含有巯基的小分子羧酸来交换量子点表面的有机配体。这种方法非常简单，但油溶性量子点水溶性化之后量子产率下降很多，并且所制备的量子点稳定性比较差。第二种方法将量子点表面包裹二氧化硅壳层，二氧化硅表面被极性基团功能化。二氧化硅壳层使得所制备的量子点在各种酸、碱、盐溶液中能够相对稳定地存在。其它的能够改变油溶性量子点极性从而使其水溶性化的有机分子包括磷脂（phospholipids）、树形分子（dedrons）、低聚物配体、生物分子（bio-functional molecules）等。但是使用这些有机分子所制备的水溶性量子点产率比较低，表面修饰步骤比较繁琐并且有机分子的合成成本高昂。两性聚合物能够组装在油溶性量子点有机配体的表面从而使油溶性量子点水溶性化。所制备的水溶性量子点表面所包裹的聚合物层很好地保持了内层油溶性量子点表面的非极性环境并且提供了比较厚的保护层，从而保护了量子点免受外界环境的破坏。在这样的情况下，当把油溶性量子点从有机溶剂转移到水相之后，所制备的水溶性量子点基本上保持了油溶性量子点的高量子产率并且在水中能够稳定地存在。

要想将荧光量子点较好地应用于生物检测领域中，制备高荧光稳定性的水溶性荧光量子点尤为重要。然而量子点的荧光稳定性经常会受到所用的缓冲液和溶剂的影响。当量子点用低pH值或者高浓度盐的溶液处理时，其荧光强度会出现大幅度的下降，甚至完全失去荧光性能。在这种情况下生物检测的灵敏度将会大幅度下降，在极端的情况下虽然结果为阳性，但是在层析试纸条上检测不到荧光信号。比如，将聚合物修饰的CdSe/ZnS量子点用于在猪尿中检测莱克多巴胺(Rac)的残留，由于其含有高浓度的NH₄ ⁺、 K⁺、 HCO₃ ^-、Cl^-以及较强的酸性环境，量子点不可避免地遭受明显的“荧光淬灭”现象，从而失去检测莱克多巴胺抗原的能力。

利用二氧化硅、聚合物、有机配体等材料包裹荧光量子点制备水溶性量子点的方法已经取得了较大的研究进展。但如何提高水溶性荧光量子点在各种生理环境中(尤其在低pH值或者高浓度盐的溶液) 的稳定性仍是一个亟待解决的问题。因此有必要结合有机配体、二氧化硅、聚合物等修饰方法的优势制备出超稳定的水溶性荧光量子点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法，并以此实现荧光量子点在各种生理环境（尤其是苛刻的生理环境）中荧光稳定性的大幅度提高并可用于细胞标记、固态发光器件及可用于免疫层析快速检测。

本发明采用的技术方案如下(如图1所示)：

Figure 2013100438882100002DEST_PATH_IMAGE001

根据常用的有机相合成方法，选择适当的条件合成高质量的油溶性荧光量子点。所制备的荧光量子点单分散性好，半峰宽较窄，量子产率在10-90%之间。

将油溶性荧光量子点溶解于有机溶剂中制得溶液 (量子点浓度为3-100 mg/mL)，随后将含有羧基或者胺基的双亲性齐聚物溶于上述溶液中混合；混合后油溶性量子点与双亲性齐聚物的物质的量比为1：20-200;对混合液进行充分搅拌并使有机溶剂挥发；有机溶剂挥发完毕后加入适量的氨水溶液 (pH = 9-10)，超声10-30 min即得水溶性单个荧光量子点和荧光微球。单个荧光量子点尺寸在6-10 nm 之间, 而荧光微球尺寸可调控在50-200 nm 之间。其中所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷和正己烷等。此方法合成的水溶性单个荧光量子点和荧光微球可用于细胞标记（如成纤维瘤细胞）和用于微孔免疫试纸条领域检测某些生物分子（如人绒毛膜促性腺激素 (HCG)和乙肝病毒(HBV)的检测）。

Figure 2013100438882100002DEST_PATH_IMAGE003

采用stober方法在水-乙醇体系中以氨水为催化剂水解二氧化硅前驱体（如硅酸四乙酯和硅酸钠），将预先制备的水溶性单个荧光量子点和荧光微球包裹进二氧化硅中，溶液pH值可控制在8-10之间，二氧化硅前驱体与单个荧光量子点(或者荧光微球)的质量比为1：90-800，反应时间为8-24 h。二氧化硅壳层厚度可以控制在1.2-9.0 nm之间。

常温下，将二氧化硅包裹的单个荧光量子点和荧光微球分散于无水乙醇中制得溶液(浓度为15-400 mg/mL)，随后在搅拌条件下将长碳链硅烷偶联剂加入到上述溶液中混合，混合后二氧化硅包裹的单个荧光量子点(或者荧光微球)与硅烷偶联剂物质的量比为1：20-80，溶液pH值可控制在8-10之间。反应时间为12-36 h。最终可使二氧化硅包裹的单个荧光量子点和荧光微球表面修饰上疏水基团(能分散于有机溶剂中)。此种方法制备的油溶性复合单个荧光量子点和荧光微球可用于固态发光领域。

Figure 2013100438882100002DEST_PATH_IMAGE005

利用含有羧基或者胺基的双亲性齐聚物将所上述合成的油溶性复合单个荧光量子点和荧光微球重新转移至水相中(油溶性复合单个量子点(或者荧光微球)与双亲性齐聚物的物质的量比为1：200-400)，最终得羧基或者胺基化水溶性多层保护单个荧光量子点和荧光微球。所制备的多层保护水溶性单个荧光量子点和荧光微球可在苛刻的生理环境中用于微孔免疫试纸条领域检测某些生物分子（如在猪尿中检测盐酸克伦特罗(Cle)和莱克多巴胺(Rac)残留)。

本发明以半导体荧光量子点为核心，在其表面依次包裹不同类型的保护层，制备出了两性齐聚物修饰的单个荧光量子点和荧光微球、二氧化硅包裹的油溶性单个荧光量子点和荧光微球以及多层保护的水溶性单个荧光量子点和荧光微球。所合成的多层保护水溶性单个荧光量子点和荧光微球具有高荧光和高稳定性的特点，因此在各种酸、碱、盐环境，尤其是在苛刻生理环境中相对于传统材料修饰的荧光量子点其稳定性有大幅度的提高。

步骤

所述的半导体荧光量子点为核壳结构半导体量子点或掺杂半导体量子点，如CdSe/CdS、CdSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、ZnSe/ZnS、ZnSe/CdSe/ZnS、CuInS₂/ZnS、CuInZn_xS_2+x/ZnS、Cd_xZn_1-xSe/ZnS、CdS/ZnSe、ZnSe/CdSe/ZnS、CdTe/CdSe等核壳结构半导体量子点以及Mn-ZnSe/ZnS等掺杂结构量子点。此外Fe₃O₄、 Au、Ag 和Fe₃O₄-CdSe/ZnS双功能量子点可以被采用。

步骤

中采用的量子点表面修饰剂为含有羧基或者胺基功能团的双亲性齐聚物。如聚马来酸十六醇酯、聚马来酸十二醇酯、聚马来酸酐-聚乙二醇酯、聚马来酸酐-聚乙二醇-三乙醇胺酯、聚马来酸酐-聚乙二醇-乙二胺酯等。具体根据使用领域的差别，可设计不同分子结构的低分子齐聚物，从而可以在单个荧光量子点和荧光微球表面带上不同的官能团。

步骤

中含有疏水基团的修饰剂为长碳链的硅烷偶联剂，包括十八烷基三甲氧基硅烷(trimethoxy(octadecyl)silane)、十二烷基三甲氧基硅烷(trimethoxy(dodecyl)silane)、十八烷基三乙氧基硅烷(triethoxy(octadecyl)silane)和十二烷基三乙氧基硅烷(triethoxy(dodecyl)silane)等。

所制备的多层保护水溶性单个荧光量子点和荧光微球，其表面富含大量羧基或者胺基基团。当偶联特定的抗体后，可形成高强度、高稳定的荧光探针。以此多层保护的水溶性单个荧光量子点和荧光微球为探针开发出的免疫层析快速检测试纸条与胶体金免疫层析以及传统的水溶性量子点作为探针的免疫层析方法相比其稳定性和灵敏度都大大提高。尤其在苛刻环境中检测生物分子，具有传统标记材料不可比拟的优点。本发明可广泛应用于发光材料、毒品检测、环境监测、食品安全检测等领域。

本发明相对于现有技术，有以下优点：

1 本发明在不同的制备阶段能合成不同功能的高质量单个荧光量子点和荧光微球：两性齐聚物修饰的水溶性单个荧光量子点和荧光微球、二氧化硅包裹的油溶性单个荧光量子点和荧光微球以及多层保护的水溶性单个荧光量子点和荧光微球。

2本发明方法步骤简单，可操作性强，重复性好；生产成本低，合成的各种类型荧光量子点分散性好。

3 尤其所制备的多层保护水溶性单个荧光量子点和荧光微球具有高荧光和高稳定性的特点，因此其可在各种酸、碱、盐环境，尤其是在苛刻生理环境（如猪尿）中能够稳定地存在(具有普适性)。

4两性齐聚物修饰的单个荧光量子点和荧光微球、二氧化硅包裹的油溶性单个荧光量子点和荧光微球以及多层保护的水溶性单个荧光量子点和荧光微球可广泛应用于可用于细胞标记、固态发光器件及可用于免疫层析快速检测。

附图说明

图1为制备多层保护的水溶性单个荧光量子点示意图。

图2为实例1中油溶性(a)和聚马来酸十六醇酯包裹的水溶性(b)单个CdSe/ZnS荧光量子点TEM图片。

图3实例1中粒径为22.6 nm的二氧化硅-单个CdSe/ZnS量子点复合粒子TEM图。

图4实例1中油溶性二氧化硅-单个CdSe/ZnS量子点复合粒子的TEM照片。

图5实例1中多层保护单个CdSe/ZnS量子点复合粒子的TEM照片。

图6实例1中CdSe/ZnS荧光量子点在包裹不同保护层的过程中荧光强度变化图。

图7实例1中聚马来酸十六醇酯包裹的水溶性单个CdSe/ZnS荧光量子点、二氧化硅包裹的油溶性单个CdSe/ZnS量子点和多层保护的水溶性单个CdSe/ZnS量子点在日光(a)和紫外光(b)照射下的照片。

图8实例1中多层保护水溶性单个CdSe/ZnS复合量子点(▲)、SiO₂包裹单个CdSe/ZnS量子点(●)和PMAH修饰的水溶性单个CdSe/ZnS量子点(■)在猪尿中的稳定性比较。

图9 实例2中粒径为16.1 nm的二氧化硅-单个CdSe/ZnS量子点复合粒子TEM图。

图10 实例3中制备不同粒径CdSe/ZnS荧光微球的TEM照片。

具体实施方式

实施例1

两性齐聚物修饰的水溶性单个CdSe/ZnS荧光量子点 (PL = 624 nm)的制备：取两性齐聚物——聚马来酸十六醇酯(PMAH) 0.2 g溶解于10 mL氯仿中，随后加入2 mL的CdSe/ZnS（0.04g，溶于氯仿中）油溶性量子点并搅拌混合。混合完毕后，加热挥发氯仿，在2分钟内挥发完毕。随后加入10 mL氨水溶液（含有1 mL浓氨水，30%），超声20分钟，至量子点完全溶解于水中。最后将量子点水溶液于0.2-μm的微孔滤膜过滤。过滤完毕得澄清量子点水溶液。在20000 rpm下离心30 min以除去多余的聚合物，离心过程重复3次，重新分散于5 mL的去离子水中待用。油溶性(a)和聚马来酸十六醇酯包裹的水溶性(b)CdSe/ZnS荧光量子点粒径用投射电子显微镜(TEM)进行表征，如图2所示。

二氧化硅-CdSe/ZnS复合粒子的制备：将上述量子点水溶液加入80 mL无水乙醇中，搅拌1 h并滴加适量氨水调节溶液pH值在8-10之间。在反应体系中，加入80 uL 的正硅酸乙酯，在25 oC下反应12 h。反应结束后离心分离三次，重新分散于20 mL无水乙醇中。经TEM表征，其粒径为22.6 nm (图3所示)。

油溶性二氧化硅-CdSe/ZnS复合粒子的制备：在上述二氧化硅-CdSe/ZnS乙醇溶液中滴加1 mL浓氨水(30%)，随后滴加5 mL十八烷基三甲氧基硅烷[nL1] 的氯仿溶液(1 mL OTMS分散于4 mL氯仿中)，反应24小时。最后离心三次，分散于10 mL氯仿溶液中待用。油溶性二氧化硅-CdSe/ZnS复合粒子的TEM照片如图4所示。

多层保护CdSe/ZnS复合粒子的制备：制备水溶性二氧化硅-CdSe/ZnS复合粒子的过程与水溶性CdSe/ZnS荧光量子点类似，只是聚马来酸十六醇酯的量改为0.4 g。多层保护CdSe/ZnS复合粒子的TEM照片如图5所示。在多层保护水溶性单个CdSe/ZnS复合粒子的过程中，我们对CdSe/ZnS量子点的量子产率变化进行了监测，发现最终制备的多层保护水溶性CdSe/ZnS复合粒子的量子产率比油溶性CdSe/ZnS量子点的量子产率仅仅低了10% (图6所示)。所制备的两性齐聚物修饰的水溶性单个荧光量子点、二氧化硅包裹的油溶性单个荧光量子点和多层保护的水溶性单个量子点在紫外光的照射下发出明亮的红色光（图7所示）。

所合成的多层保护水溶性单个CdSe/ZnS量子点在苛刻的生理环境中（如猪尿）其荧光稳定性比两性齐聚物修饰的水溶性单个CdSe/ZnS荧光量子点有着大幅度的提高（图8）。

实施例2

水溶性单个CdSe/ZnS荧光量子点 (PL = 624 nm)的制备：与实施例1相同。

二氧化硅-CdSe/ZnS复合粒子的制备：将上述量子点水溶液加入80 mL无水乙醇中，搅拌1 h并滴加适量氨水调节溶液pH值在8-10之间。在反应体系中，加入20 uL 的正硅酸乙酯，在25 oC下反应12 h。反应结束后离心分离三次，重新分散于20 mL无水乙醇中。经TEM表征，其粒径为16.1 nm (图9所示)。

油溶性二氧化硅-CdSe/ZnS复合粒子的制备:与实施例1相同。

多层保护CdSe/ZnS复合粒子的制备:制备水溶性二氧化硅-CdSe/ZnS复合粒子的过程与水溶性CdSe/ZnS荧光量子点类似，只是聚马来酸十六醇酯的量改为0.5 g。

实施例3

两性齐聚物修饰的水溶性CdSe/ZnS荧光微球 (PL = 624 nm)的制备：取2 mL CdSe/ZnS（0.04g，溶于氯仿中）油溶性量子点溶解于10 mL氯仿中，随后加入一定质量的两性齐聚物——聚马来酸十六醇酯(PMAH)并搅拌混合。混合完毕后（PMAH和量子点的摩尔比可在20：1-120：1范围内调节），加热挥发氯仿，在2分钟内挥发完毕。随后加入10 mL氨水溶液（含有1 mL浓氨水，30%），超声20分钟，至荧光微球完全溶解于水中。最后将荧光微球水溶液于0.45-μm的微孔滤膜过滤。在10000 rpm下离心20 min以除去多余的聚合物，离心过程重复3次，重新分散于5 mL的去离子水中待用。所得不同粒径荧光微球的TEM照片如图10所示。

二氧化硅-CdSe/ZnS微球复合粒子的制备：与实施例1相同。

油溶性二氧化硅-CdSe/ZnS微球复合粒子的制备: 与实施例1相同。

多层保护CdSe/ZnS微球复合粒子的制备: 与实施例1相同。

实施例4

两性齐聚物修饰的水溶性单个CdSe/ZnS荧光量子点 (PL = 624 nm)的制备：取两性齐聚物——聚马来酸酐-聚乙二醇酯0.46g溶解于10 mL氯仿中，随后加入2 mL的CdSe/ZnS（0.04g，溶于氯仿中）油溶性量子点并搅拌混合。混合完毕后，加热挥发氯仿，在2分钟内挥发完毕。随后加入10 mL氨水溶液（含有1 mL浓氨水，30%），超声20分钟，至量子点完全溶解于水中。最后将单个量子点水溶液于0.2-μm的微孔滤膜过滤。过滤完毕得澄清量子点水溶液。在20000 rpm下离心30 min以除去多余的聚合物，离心过程重复3次，重新分散于5 mL的去离子水中待用。

二氧化硅-CdSe/ZnS复合粒子的制备：与实施例1相同。

油溶性二氧化硅-CdSe/ZnS复合粒子的制备:在上述二氧化硅-CdSe/ZnS乙醇溶液中滴加1 mL浓氨水(30%)，随后滴加5 mL 十八烷基三甲氧基硅烷 (OTMS) 的氯仿溶液(2 mL OTMS分散于3 mL氯仿中)，反应36小时。最后离心三次，分散于10 mL氯仿溶液中待用。

多层保护CdSe/ZnS复合粒子的制备: 制备水溶性二氧化硅-CdSe/ZnS复合粒子的过程与水溶性CdSe/ZnS荧光量子点类似，只是聚马来酸酐-聚乙二醇酯的量改为0.58 g。

实施例5

两性齐聚物修饰的水溶性单个Cd_xZn_1-xSe荧光量子点 (PL = 615 nm)的制备：取两性齐聚物——聚马来酸十六醇酯(PMAH) 0.18 g溶解于10 mL氯仿中，随后加入2 mL的Cd_xZn_1-xSe（0.04 g，溶于氯仿中）油溶性量子点并搅拌混合。混合完毕后，加热挥发氯仿，在2分钟内挥发完毕。随后加入10 mL氨水溶液（含有1 mL浓氨水，30%），超声20分钟，至量子点完全溶解于水中。最后将量子点水溶液于0.2-μm的微孔滤膜过滤。过滤完毕得澄清量子点水溶液。在20000 rpm下离心30 min以除去多余的聚合物，离心过程重复3次，重新分散于5 mL的去离子水中待用。

二氧化硅-Cd_xZn_1-xSe复合粒子的制备：与实施例1相同。

油溶性二氧化硅-Cd_xZn_1-xSeS复合粒子的制备: 与实施例1相同。

多层保护Cd_xZn_1-xSe复合粒子的制备: 与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的优选实例，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、改进等，均应包括在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法，包括以下步骤：

①根据常用的有机相合成方法，选择适当的条件合成高质量的油溶性荧光量子点。所制备的荧光量子点单分散性好，半峰宽较窄，量子产率在10-90%之间。

②将油溶性荧光量子点溶解于有机溶剂中制得溶液 (量子点浓度为3-100 mg/mL)，随后将含有羧基或者胺基的双亲性齐聚物溶于上述溶液中混合；混合后油溶性量子点与双亲性齐聚物的物质的量比为1：20-200;对混合液进行充分搅拌并使有机溶剂挥发；有机溶剂挥发完毕后加入适量的氨水溶液 (pH = 9-10)，超声10-30 min即得水溶性单个荧光量子点和荧光微球。单个荧光量子点尺寸在6-10 nm 之间, 而荧光微球尺寸可调控在50-200 nm 之间。其中所述有机溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷和正己烷等。此方法合成的水溶性单个荧光量子点和荧光微球可用于细胞标记（如成纤维瘤细胞）和用于微孔免疫试纸条领域检测某些生物分子（如人绒毛膜促性腺激素 (HCG)和乙肝病毒(HBV)的检测）。

③采用stober方法在水-乙醇体系中以氨水为催化剂水解二氧化硅前驱体（如硅酸四乙酯和硅酸钠），将预先制备的水溶性单个荧光量子点和荧光微球包裹进二氧化硅中，溶液pH值可控制在8-10之间，二氧化硅前驱体与单个荧光量子点(或者荧光微球)的质量比为1：90-800，反应时间为8-24 h。二氧化硅壳层厚度可以控制在1.2-9.0 nm之间。

④常温下，将二氧化硅包裹的单个荧光量子点和荧光微球分散于无水乙醇中制得溶液(浓度为15-400 mg/mL)，随后在搅拌条件下将长碳链硅烷偶联剂加入到上述溶液中混合，混合后二氧化硅包裹的单个荧光量子点(或者荧光微球)与硅烷偶联剂物质的量比为1：20-80，溶液pH值可控制在8-10之间。反应时间为12-36 h。最终可使二氧化硅包裹的单个荧光量子点和荧光微球表面修饰上疏水基团(能分散于有机溶剂中)。此种方法制备的油溶性复合单个荧光量子点和荧光微球可用于固态发光领域。

⑤利用含有羧基或者胺基的双亲性齐聚物将所上述合成的油溶性复合单个荧光量子点和荧光微球重新转移至水相中(油溶性复合单个量子点(或者荧光微球)与双亲性齐聚物的物质的量比为1：200-400)，最终得羧基或者胺基化水溶性多层保护单个荧光量子点和荧光微球。所制备的多层保护水溶性单个荧光量子点和荧光微球可在苛刻的生理环境中用于微孔免疫试纸条领域检测某些生物分子（如在猪尿中检测盐酸克伦特罗(Cle)和莱克多巴胺(Rac)残留)。

2.根据权利要求书1所述的一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法，其特征在于单个荧光量子点和荧光微球被双亲性齐聚物、二氧化硅壳层、长碳链硅烷偶联剂等三种不同类型的保护层所包裹。

3.根据权利要求书1所述的一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法，其特征在于在不同的合成阶段能制备不同用途的单个荧光量子点和荧光微球：双亲性齐聚物修饰的水溶性单个荧光量子点和荧光微球、二氧化硅包裹的油溶性单个荧光量子点和荧光微球以及多层保护的水溶性单个荧光量子点和荧光微球。

4.根据权利要求书1所述的一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法，其特征在于多层保护的水溶性单个荧光量子点和荧光微球可在各种酸、碱、盐环境，尤其是在苛刻生理环境中稳定存在(具有普适性)。

5.根据权利要求书1所述的一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法，其特征在于所采用的荧光量子点包括CdSe/CdS、CdSe/ZnS、CdSe/CdS/ZnS、ZnSe/ZnS、ZnSe/CdSe/ZnS、CuInS₂/ZnS、CuInZn_xS_2+x/ZnS、Cd_xZn_1-xSe/ZnS、CdS/ZnSe、ZnSe/CdSe/ZnS、CdTe/CdSe等核壳结构半导体量子点以及Mn-ZnSe/ZnS等掺杂结构量子点。此外Fe₃O₄、 Au、Ag 和Fe₃O₄-CdSe/ZnS双功能量子点可以被采用。

6.根据权利要求书1所述的一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法，其特征在于步骤②中所述的水溶性单个荧光量子点和荧光微球是通过油相合成而后进行水相改性而制备的，所使用的双亲性齐聚物和量子点的比例为1：20-200，所制备的水溶性单个荧光量子点和荧光微球表面功能团为羧基或者胺基。

7.根据权利要求书1所述的一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法，其特征在于步骤②中采用的量子点表面修饰剂为含有羧基或者胺基功能团的双亲性齐聚物。如聚马来酸十六醇酯、聚马来酸十二醇酯、聚马来酸酐-聚乙二醇酯、聚马来酸酐-聚乙二醇-三乙醇胺酯、聚马来酸酐-聚乙二醇-乙二胺酯等。

8.根据权利要求书1所述的一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法，其特征在于步骤③中制备二氧化硅包裹的单个荧光量子点和荧光微球采用的是stober方法水解二氧化硅前驱体(如硅酸四乙酯和硅酸钠等)，二氧化硅前驱体与单个荧光量子点(或者荧光微球)的质量比为1：90-800。

9.根据权利要求书1所述的一种多层保护超稳定水溶性单个荧光量子点和荧光微球的合成新方法，其特征在于步骤④中含有疏水基团的修饰剂为长碳链硅烷偶联剂，包括十八烷基三甲氧基硅烷(trimethoxy(octadecyl)silane)、十二烷基三甲氧基硅烷(trimethoxy(dodecyl)silane)、十八烷基三乙氧基硅烷(triethoxy(octadecyl)silane)和十二烷基三乙氧基硅烷(triethoxy(dodecyl)silane)等。单个荧光量子点(或者荧光微球)与长碳链硅烷偶联剂物质的量比为1：20-80。