CN104003392B - 3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制备超亮荧光硅量子点中的应用 - Google Patents
3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制备超亮荧光硅量子点中的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN104003392B CN104003392B CN201410186572.3A CN201410186572A CN104003392B CN 104003392 B CN104003392 B CN 104003392B CN 201410186572 A CN201410186572 A CN 201410186572A CN 104003392 B CN104003392 B CN 104003392B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- quantum dot
- silicon quantum
- aminoethylamino
- propyl trimethoxy
- trimethoxy silicane
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Landscapes
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明提供了3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制备水溶性硅量子点中的应用。本发明将新型硅烷分子3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷应用于硅量子点的制备中，制得的硅量子点具有量子产率高(80％左右)、纯净度高、稳定性好、水溶性好、有pH响应、可表面化学修饰、细胞毒性低、以及合成简单等优点。
Description
技术领域
本发明属于纳米材料技术领域，特别涉及3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制备水溶性高亮度荧光硅量子点中的应用。
背景技术
硅量子点是一种典型的零维纳米材料，尺寸在2-4nm，具有良好的水溶性、稳定的光学性质、高荧光强度、易于进行功能化修饰等特点，同时又由于其具有良好的生物相容性、低生物毒性等优点，因此具有广阔的生物和生物医学应用前景。传统的有机荧光染料由于抗光漂白能力较差，因此不适用于长时间、实时的生物成像。而硅量子点具有良好的抗光漂白特性，能很好的解决这一问题。
目前采用一步法直接制备水溶性硅量子点的方法主要有两种，即“水热合成法”和“微波合成法”。“水热合成法”耗时长(需要在160oC反应12h)、制备效率低、颗粒分散性差(Zhang,J.andYu,S.H.Nanoscale,2014,6,4096–4101)；“微波合成法”合成快速(反应仅需几分钟至十几分钟)，可大规模制备，合成效率高、颗粒呈单分散(Lee,S.T.andHe,Y.etal.,J.Am.Chem.Soc.2013,135,8350–8356)。目前采用以上两种方法制备得到的硅量子点均是以“3-氨丙基三甲氧基硅氧烷(简称APTMS)”硅烷为原料，其量子产率较低，仅为20％左右，且不具有pH响应特性(Lee,S.T.andHe,Y.etal.,J.Am.Chem.Soc.2013,135,8350–8356；Zhang,J.andYu,S.H.Nanoscale,2014,6,4096–4101)。
发明内容
发明目的：为了提高微波法制备的硅量子点的荧光强度，本发明的目的提供3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷硅烷分子在制备水溶性高亮度荧光硅量子点中的应用。
技术方案：本发明提供了3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制备水溶性硅量子点中的应用。
其中，3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷的英文名称[3-(2-Aminoethylamino)propyl]trimethoxysilane，简称为DAMO，CAS号为1760-24-3，其结构式如下：
(CH3O)3Si(CH2)3NHCH2CH2NH2。
所述应用，包括以下步骤：
(1)向柠檬酸钠水溶液中通入氮气5-10min，除去柠檬酸钠水溶液中的氧气；
(2)在柠檬酸钠水溶液中加入3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷，在密闭状态下
搅拌5min以上，形成硅量子点前体溶液；
(3)在微波反应器中以150-170℃反应3-15min，形成硅量子点溶液；
(4)用透析袋透析硅量子点溶液，即得纯净的硅量子点溶液。
其中，所述柠檬酸钠溶液中柠檬酸钠的质量分数为3-6％，优选4.65％；所述3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷与柠檬酸钠水溶液的质量比为(10-30)：80，优选20：80。
其中，所述透析袋为分子量为1000的透析袋，且透析过程每隔2-4小时换水，换水4-6次，总透析时间需小于24小时。
有益效果：本发明将新型硅烷分子3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷应用于硅量子点的制备中，制得的硅量子点具有量子产率高、纯净度高、稳定性好、水溶性好、有pH响应、可表面化学修饰、细胞毒性低、以及合成简单等优点。
具体而言，本发明方法制得的硅量子点相对于现有技术，具有以下突出的优势：
(1)纯净度高：可在超纯水中稳定存在；
(2)稳定性好：在不同pH下和不同缓冲液体系中均稳定；
(3)有pH响应：利用该特性，制得硅量子点可以用于pH检测、细胞内环境的检测等；
(4)细胞毒性低：硅量子点在1mg/mL浓度下对正常细胞和癌细胞均无明显毒性；
(5)量子产率高：利用3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷合成的水溶性硅量子点的荧光量子产率达到80％左右，是目前世界上荧光量子产率最高的水溶性硅量子点。
本发明方法制备的硅量子点用途广泛，例如：(1)作为免疫荧光标记中的荧光物质进行生物检测；(2)代替传统的有机染料分子进行细胞染色；(3)经过功能化后，用于活细胞的实时分子影像学检测；(4)携带药物分子，可实时跟踪药物分子在细胞内或活体组织内的去向；(5)作为组装结构的一部分，与其他药物、生物高分子等形成核壳结构等复合结构，实现纳米颗粒的诊疗一体化。
附图说明
图1为本发明制得的硅量子点的透射电子显微镜(TEM)图；
图2为本发明制得的硅量子点的高分辨透射电子显微镜(HRTEM)图；
图3为本发明制得的硅量子点的紫外-可见吸收光谱图；
图4为本发明制得的硅量子点在360nm激发光下的荧光发射光谱图和在445nm发射光下的荧光激发光谱图；
图5为本发明制得的硅量子点(pH＝7.4,1mg/mL)用365nm的紫外光激发的照片图；
图6为本发明制得的硅量子点的pH-荧光关系图；
图7为本发明制得的硅量子点对正常肺细胞(ATII)以及肺癌细胞(A549)的毒性。
具体实施方式
实施例1
水溶性高亮度荧光硅量子点的制备，包括以下步骤：
(1)向质量分数为4.65％柠檬酸钠溶液中通入氮气5min，除去溶液中的氧气；
(2)在搅拌中加入3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷，并在密闭状态下搅拌10min，形成硅量子点前体溶液；3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷与柠檬酸钠水溶液的质量比为20：80；
(3)在微波反应器中以160℃反应15min，形成硅量子点溶液；
(4)用分子量为1000的透析袋透析硅量子点溶液，即得纯净的硅量子点溶液。
其中“3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷”的结构式如下：
测定其荧光强度：用HCl和NaOH将硅量子点溶液的pH值调节到2～12，测定同一浓度下的荧光强度数值。结果见图6。
实施例2
水溶性高亮度荧光硅量子点的制备，包括以下步骤：
(1)向质量分数为3％柠檬酸钠溶液中通入氮气10min，除去溶液中的氧气；
(2)在搅拌中加入3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷，并在密闭状态下搅拌10min，形成硅量子点前体溶液；3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷与柠檬酸钠水溶液的质量比为10：80；
(3)在微波反应器中以150℃反应10min，形成硅量子点溶液；
(4)用分子量为1000的透析袋透析硅量子点溶液，即得纯净的硅量子点溶液。
其荧光强度与实施例1基本一致。
实施例3
水溶性高亮度荧光硅量子点的制备，包括以下步骤：
(1)向质量分数为6％柠檬酸钠溶液中通入氮气8min，除去溶液中的氧气；
(2)在搅拌中加入3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷，并在密闭状态下搅拌5min，形成硅量子点前体溶液；3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷与柠檬酸钠水溶液的质量比为30：80；
(3)在微波反应器中以170℃反应3min，形成硅量子点溶液；
(4)用分子量为1000的透析袋透析硅量子点溶液，即得纯净的硅量子点溶液。
其荧光强度与实施例1基本一致。
实施例4
测试实施例1的硅量子点的细胞毒性，方法如下：
选择正常肺细胞(ATII)和肺癌细胞(A549)，利用酶标仪采用MTT检测法分别测定浓度为0,10,30,100,300,600,1000μg/mL的硅量子点对两种细胞的毒性(硅量子点加入细胞24小时之后测定)，结果见图7。实验结果表明硅量子点对细胞无毒性。
Claims (3)
1.3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制备水溶性硅量子点中的应用,其特征在于：包括以下步骤：
(1)向柠檬酸钠水溶液中通入氮气5-10min，除去柠檬酸钠水溶液中的氧气；
(2)在柠檬酸钠水溶液中加入3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷，在密闭状态下搅拌5min以上，形成硅量子点前体溶液；
(3)在微波反应器中以150-170℃反应3-15min，形成硅量子点溶液；
(4)用透析袋透析硅量子点溶液，即得纯净的硅量子点溶液；
所述柠檬酸钠水溶液中柠檬酸钠的质量分数为3-6％，所述3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷与柠檬酸钠水溶液的质量比为(10-30)：80。
2.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述柠檬酸钠水溶液中柠檬酸钠的质量分数为4.65％；所述3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷与柠檬酸钠水溶液的质量比为20：80。
3.如权利要求1所述的应用，其特征在于：所述透析袋为分子量为1000的透析袋，且透析过程每隔2-4小时换水，换水4-6次，总透析时间需小于24小时。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410186572.3A CN104003392B (zh) | 2014-05-05 | 2014-05-05 | 3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制备超亮荧光硅量子点中的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201410186572.3A CN104003392B (zh) | 2014-05-05 | 2014-05-05 | 3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制备超亮荧光硅量子点中的应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN104003392A CN104003392A (zh) | 2014-08-27 |
| CN104003392B true CN104003392B (zh) | 2016-01-06 |
Family
ID=51364337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201410186572.3A Active CN104003392B (zh) | 2014-05-05 | 2014-05-05 | 3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制备超亮荧光硅量子点中的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN104003392B (zh) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104306984A (zh) * | 2014-11-07 | 2015-01-28 | 东南大学 | 水溶性硅量子点作为药物载体的应用 |
| CN105709241B (zh) * | 2016-03-23 | 2019-01-29 | 东南大学 | 季铵盐化荧光碳点的制备方法及其在抗菌和区分革兰氏阳性菌/阴性菌方面的应用 |
| CN105777792B (zh) * | 2016-04-21 | 2018-08-21 | 东南大学 | 一种季铵盐化荧光硅点及其制备方法与应用 |
| CN105969344A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-09-28 | 中南民族大学 | 一种硅量子点的水相制备方法 |
| CN106190114A (zh) * | 2016-07-13 | 2016-12-07 | 中南民族大学 | 一种水热法或微波法制备高产率荧光硅量子点的方法 |
| CN106350061B (zh) * | 2016-08-29 | 2019-03-29 | 北京化工大学 | 一种硅量子点及其制备方法与应用 |
| CN107325814B (zh) * | 2017-06-22 | 2018-11-09 | 东南大学 | 一种荧光硅纳米点及其制备方法与应用 |
| CN109777401B (zh) * | 2018-12-31 | 2020-08-28 | 华南农业大学 | 一种水溶性蓝色荧光硅量子点的制备方法、其应用 |
| CN110029105A (zh) * | 2019-05-14 | 2019-07-19 | 成都罗宁生物科技有限公司 | 一种提取微生物dna的试剂盒及其方法 |
| CN110951478A (zh) * | 2019-11-13 | 2020-04-03 | 华南农业大学 | 双发射荧光材料及其制备方法和其在led器件中的应用 |
| CN112694835B (zh) * | 2020-12-08 | 2022-04-29 | 江苏安纳泰环保科技有限公司 | 一种用于太阳能电板表面减反膜的量子点复合涂布液及其制备方法和应用 |
-
2014
- 2014-05-05 CN CN201410186572.3A patent/CN104003392B/zh active Active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Large-Scale Aqueous Synthesis of Fluorescent and Biocompatible Silicon Nanoparticles and Their Use as Highly Photostable Biological Probes;Yiling Zhong et al.;《Journal of the American Chemical Society》;20130412;第135卷;摘要以及第8351页"2.2. Experimental Procedure" * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN104003392A (zh) | 2014-08-27 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN104003392B (zh) | 3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制备超亮荧光硅量子点中的应用 | |
| Guo et al. | Tunable multicolor carbon dots prepared from well-defined polythiophene derivatives and their emission mechanism | |
| Li et al. | Mg/N double doping strategy to fabricate extremely high luminescent carbon dots for bioimaging | |
| CN105586035B (zh) | 一种高亮蓝绿荧光的水溶性硅量子点的制备方法 | |
| Liu et al. | One-step synthesis of surface passivated carbon nanodots by microwave assisted pyrolysis for enhanced multicolor photoluminescence and bioimaging | |
| Geng et al. | One-pot green synthesis of ultrabright N-doped fluorescent silicon nanoparticles for cellular imaging by using ethylenediaminetetraacetic acid disodium salt as an effective reductant | |
| CN104016348B (zh) | 二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷在制备水溶性硅量子点中的应用 | |
| CN106141200B (zh) | 一种碳点/金复合纳米粒子的制备方法及用途 | |
| Liu et al. | “Drawing” upconversion nanophosphors into water through host–guest interaction | |
| Wang et al. | Facile synthesis of hematite nanoparticles and nanocubes and their shape-dependent optical properties | |
| Huang et al. | Strategy to enhance the luminescence of lanthanide ions doped MgWO4 nanosheets through incorporation of carbon dots | |
| Yu et al. | A facile and fast synthetic approach to create selenium nanoparticles with diverse shapes and their antioxidation ability | |
| Wei et al. | Dual functional carbonaceous nanodots exist in a cup of tea | |
| CN103361047A (zh) | 基于天然糖类材料的功能性碳荧光纳米颗粒及其制备和应用 | |
| Xu et al. | Preparation and properties of dual-mode luminescent NaYF 4: Yb, Tm@ SiO 2/carbon dot nanocomposites | |
| Liu et al. | Synthesis and characterization of new bifunctional nanocomposites possessing upconversion and oxygen-sensing properties | |
| Wu et al. | A versatile platform for the highly efficient preparation of graphene quantum dots: photoluminescence emission and hydrophilicity–hydrophobicity regulation and organelle imaging | |
| Shao et al. | A reformative oxidation strategy using high concentration nitric acid for enhancing the emission performance of graphene quantum dots | |
| Pu et al. | Process intensification for scalable synthesis of ytterbium and erbium co-doped sodium yttrium fluoride upconversion nanodispersions | |
| CN107879335B (zh) | 一种氮掺杂石墨烯量子点材料的制备方法 | |
| CN106053408A (zh) | 基于碳点荧光探针的高灵敏高选择性检测水中和/或环境中痕量银纳米粒子的方法 | |
| CN111892922B (zh) | 一种具有抗肿瘤效应的稀土上转换纳米颗粒/钒酸铋纳米复合材料的制备方法 | |
| Zhou et al. | Simultaneous tunable fluorescence lifetime and upconversion luminescence enhancement of NaLuF4: Er3+/Yb3+ microcrystals through heavily doped KF for multiplexing | |
| Xu et al. | The preparation of high-quality water-soluble silicon quantum dots and their application in the detection of formaldehyde | |
| CN103194221B (zh) | 一种微波辐射制备水溶性荧光硅纳米颗粒的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CP02 | Change in the address of a patent holder |
Address after: 221700 Xinhua Lane 6, Zhongyang Avenue, Xuzhou, Jiangsu, Fengxian County Patentee after: Southeast University Address before: Four pailou Nanjing Xuanwu District of Jiangsu Province, No. 2 211189 Patentee before: Southeast University |
|
| CP02 | Change in the address of a patent holder |