CN108558638A - 一种基于自组装囊泡的荧光探针的制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于自组装囊泡的荧光探针的制备方法和应用，所述制备方法为：将脂肪酸与溶剂混合，进行光照反应得到所述荧光囊泡，本发明提供的制备方法工艺简单，仅需一步反应就可得到荧光囊泡，原料易得，反应条件温和，降低了能耗，制备过程中无需额外加入荧光剂，无污染，制备得到的荧光囊泡尺寸范围为9nm～10μm，可发蓝光、绿光和红光不同荧光，荧光性能稳定，作为生物成像材料或药物载体时有良好的应用前景。

Description

一种基于自组装囊泡的荧光探针的制备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米材料领域，涉及一种基于自组装囊泡的荧光探针的制备方法和应用，尤其涉及一种荧光囊泡及其制备方法和应用。
背景技术
囊泡(vesicle)，是指两亲性分子分散于水中时会自发形成一类具有封闭双层结构的分子有序组合体。与其它微结构相比，囊泡具有奇特的结构，即存在亲水微区和疏水微区，这使得囊泡具有同时运载水溶药物和水不溶药物的能力。同时，囊泡具有双层膜结构，与生物膜有很好的兼容性，是理想的体内药物的载体与模拟生物膜。因此，国内外大量研究提出将荧光剂引入囊泡，可采用成像技术直接观测囊泡在运载药物及模拟生物膜等方面实时状态。
CN105524441A公开了一种聚集诱导发光分子的高分子囊泡及其制法和应用，由聚集诱导发光分子和两亲性嵌段共聚物自组装形成；所述高分子囊泡膜的外层和内层为亲水层，亲水层由两亲性嵌段共聚物中的亲水链段构成，所述外层和内层之间的膜中间层由所述两亲性嵌段共聚物中的疏水链段和聚集诱导发光分子构成，形成的囊泡直径为50nm～20μm，此方法制备过程非常复杂，不利于生产应用；CN105784664A公开了一种水凝胶微球型荧光传感器的制备方法，水相由副通道入口、油相由主通道入口分别推射进入T型结构微流体芯片，油相和水油在微流体芯片通道交叉处形成微球，然后进行光固化，即得到微球型荧光传感器，形成的微球直径300-500μm，但是此方法中水相包含光引发剂，可能会产生对于生物体的不利影响；CN105418947A公开了一种程序控制组装的荧光聚合囊泡及其制备方法，以胆碱联二炔和聚乙二醇联二炔为起始原料构筑动态胶束，再以丁酰胆碱与胆碱联二炔之间发生酶反应，酶反应生成的联二炔酸和聚乙二醇联二炔可形成动态囊泡；该动态囊泡在254nm光照条件下聚合生成蓝色的交联囊泡，之后在37℃条件下升温15分钟可得到红色聚合物荧光囊泡，此方法制备过程也比较复杂，并且涉及物质较多，可能会对生物体产生不利影响。
目前，大多荧光囊泡的制备反应过程复杂，且额外引入荧光染料对于生物体可能产生不利影响。因此，设计出一种简单、经济且不添加荧光剂的方法来制备荧光囊泡具有十分重要的科研价值和工业意义。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种荧光囊泡及其制备方法和应用。
为达到此发明目的，本发明采用以下技术方案：
一方面，本发明提供一种荧光囊泡的制备方法，所述制备方法为：将脂肪酸与溶剂混合，进行光照反应得到所述荧光囊泡。
本发明提供的荧光囊泡的制备方法原料简单易得，制备工艺简单，仅需一步反应就可制备得到荧光囊泡，反应条件温和，降低了能耗，制备过程中无需额外加入荧光剂，无污染，绿色环保，制备得到的荧光囊泡可发蓝光、绿光和红光不同荧光，荧光性能稳定，可作为生物成像材料或药物载体，具有良好的应用前景。
在本发明中，光照反应使脂肪酸发生脂肪酸聚合-自组装反应，直接制得纳米级的荧光囊泡。
优选地，所述脂肪酸为短链脂肪酸、中链脂肪酸或长链脂肪酸中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述短链脂肪酸包括异丁酸、丁酸、异戊酸或正戊酸中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述中链脂肪酸包括己酸、2-氧代辛酸、辛酸、壬酸或癸酸中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述长链脂肪酸包括油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸或硬脂酸中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述脂肪酸为饱和脂肪酸和/或不饱和脂肪酸，其中，饱和脂肪酸不包括碳碳双键，不饱和脂肪酸含有至少一个碳碳双键。
在本发明中，短链脂肪酸中的碳原子数为4-8个，中链脂肪酸中的碳原子数为8-12个，长链脂肪酸中的碳原子数为12个以上，其中脂肪酸可以是己酸、壬酸、油酸、亚油酸等有机酸，饱和脂肪酸中不包含碳碳双键，例如可以是壬酸，而不饱和双亲分子中包括至少一个碳碳双键，例如可以是亚麻酸。优选地，所述溶剂包括主要溶剂与补充溶剂。
优选地，所述主要溶剂为水；所述补充溶剂为甲醇、乙醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇、丁醇、乙腈或乙酸乙酯中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述脂肪酸的溶液浓度为2mM～1M，例如可以是2mM、20mM、100mM、200mM、500mM、800mM或1M，优选20～200mM。
优选地，所述补充溶剂在溶剂中的体积分数为0～90％(例如可以是0、20％、40％、50％、70％、80％或100％)；所述主要溶剂在溶剂中的体积分数为10～100％(例如可以是10％、30％、50％、60％、80％或100％)。
优选地，所述补充溶剂在溶剂中的体积分数为0～50％；所述主要溶剂在溶剂中的体积分数为50～100％。
在本发明中，反应的溶剂不可全部为补充溶剂，补充溶剂的含量过高将无法制备得到荧光囊泡。
优选地，所述脂肪酸与溶剂混合时还包括加入缓冲盐的步骤。
优选地，所述缓冲盐为磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐或甲酸盐中的一种或至少两种的组合。
优选地，所述缓冲盐的浓度为0.01mM～0.5M，例如可以是0.01mM、0.1mM、0.5mM、0.1M、0.2M、0.3M、0.4M或0.5M，优选0.1～0.5mM。
优选地，所述脂肪酸的溶液pH值为1～8，例如可以是1、2、3、5、6或8，优选pH值为3～6。
在本发明中，反应时可以不加入缓冲盐。
优选地，所述光照反应的光照波长为100～1200nm，例如可以是100nm、200nm、400nm、500nm、700nm或900nm，优选200～900nm。
优选地，所述光照反应的时间为0.5～48h，例如可以是0.5h、4h、5h、10h、20h、30h、40h或48h，优选4～12h。
优选地，所述光照反应还包括向混合溶液中添加光敏剂。
在本发明中，光敏剂是本领域技术人员常用类型光敏剂。
优选地，步骤(2)所述光照反应在搅拌下进行，所述搅拌的速率为10～300r/min，例如可以是10r/min、50r/min、80r/min、100r/min、150r/min、200r/min或300r/min。
在本发明中，光照反应也可以无需进行搅拌，即可进行反应。
另一方面，本发明提供一种由荧光囊泡的制备方法制备得到的荧光囊泡，所述荧光囊泡的直径为9nm～10μm，例如可以是9nm、15nm、20nm、50nm、100nm、500nm、1μm、3μm、5μm、6μm、8μm或10μm。
本发明提供一种如上所述的荧光囊泡作为生物成像材料或药物载体的应用，其具有良好的应用前景。
相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：
本发明提供的荧光囊泡的制备方法原料简单易得，制备工艺简单，仅需一步反应就可以得到荧光囊泡，反应条件温和，降低了能耗，制备过程中无需额外加入荧光剂，无污染，绿色环保。
本发明制备方法制备得到的荧光囊泡可发蓝光、绿光和红光不同荧光，荧光性能稳定，可作为生物成像材料或药物载体，具有良好的应用前景。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的荧光囊泡透射电镜图。
图2是本发明实施例2制备的荧光囊泡的荧光显微镜图。
图3是本发明实施例2制备的荧光囊泡显现蓝色荧光图。
图4是本发明实施例2制备的荧光囊泡显现绿色荧光图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
实施例1
本实施例通过以下方法制备荧光囊泡
将浓度为100mM的丁酸溶于水和甲醇的混合溶剂中，其中甲醇的质量分数为50％，而后加入醋酸盐缓冲盐调节溶液pH为5，溶液混合均匀后在波长为400nm的光照下，搅拌速率为200r/min进行反应，反应12h后得到荧光囊泡。
将制备得到的囊泡进行电镜观察，如图1所示。可以看出囊泡形状规则，稳定均匀。
实施例2
本实施例通过以下方法制备荧光囊泡
将浓度为200mM的2-氧代辛酸溶于水和乙醇的混合溶剂中，其中乙醇的质量分数为50％，而后加入磷酸盐缓冲盐调节溶液pH为8，添加光敏剂，溶液混合均匀后在波长为700nm的光照下，搅拌速率为300r/min进行反应，反应16h后得到荧光囊泡。
将制备得到的囊泡进行电镜观察，如图2所示。可以看出囊泡形状规则，稳定均匀。将制备得到的荧光囊泡进行荧光观察，如图3、图4所示。可以看出图3中荧光囊泡呈现蓝色，图4中荧光囊泡呈现绿色，并且荧光性能稳定。
实施例3
本实施例通过以下方法制备荧光囊泡
将浓度为50mM的壬酸溶于水和乙腈的混合溶剂中，其中乙腈的质量分数为50％，而后加入磷酸盐缓冲液调节溶液pH为5，溶液混合均匀后在波长为100nm的光照下，搅拌速率为300r/min进行反应，反应48h后得到荧光囊泡。
实施例4
本实施例通过以下方法制备荧光囊泡
将浓度为1M的棕榈酸溶于水和乙二醇的混合溶剂中，其中乙二醇的质量分数为50％，而后加入碳酸盐缓冲液调节溶液pH为6，溶液混合均匀后在波长为200nm的光照下，搅拌速率为300r/min进行反应，反应0.5h后得到荧光囊泡。
实施例5
本实施例通过以下方法制备荧光囊泡
将浓度为2mM的亚油酸溶于水中，而后加入甲酸盐缓冲液调节溶液pH为1，添加光敏剂，溶液混合均匀后在波长为1200nm的光照下，搅拌速率为300r/min进行反应，反应48h后得到荧光囊泡。
实施例6
本实施例通过以下方法制备荧光囊泡
将浓度为20mM的油酸溶于水中，溶液pH为7，添加光敏剂，溶液混合均匀后在波长为1200nm的光照下进行反应，反应10h后得到荧光囊泡。
对比例1
将浓度为60mM的饱和脂肪酸溶于水中，溶液pH为7，溶液混合均匀后在温度50度下进行反应，反应12h后无法得到荧光囊泡。
对比例2
将浓度为20mM的饱和脂肪酸溶于100％甲醇中，溶液pH为7，溶液混合均匀后在温度50度下进行反应，反应12h后无法得到荧光囊泡。
通过实施例1-6与对比例1-2对比可以看出，如果反应不是通过光照进行，则无法制备得到荧光囊泡，证明光照是形成荧光囊泡的前提，同时如果反应的补充溶剂含量(例如甲醇含量)过高，因为破坏了双亲分子之间的作用力即使有光照也无法制备得到荧光囊泡。
本发明提供的荧光囊泡制备方法简单，仅需一步反应就可得到荧光囊泡，反应条件温和，绿色环保。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的荧光囊泡及其制备方法和应用，但本发明并不局限于上述工艺步骤，即不意味着本发明必须依赖上述工艺步骤才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (10)

1.一种荧光囊泡的制备方法，其特征在于，所述制备方法为：将脂肪酸与溶剂混合，进行光照反应得到所述荧光囊泡。
2.根据权利要求1所述的荧光囊泡的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸为短链脂肪酸、中链脂肪酸或长链脂肪酸中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述短链脂肪酸包括异丁酸、丁酸、异戊酸或正戊酸中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述中链脂肪酸包括己酸、2-氧代辛酸、辛酸、壬酸或癸酸中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述长链脂肪酸包括油酸、亚油酸、亚麻酸、棕榈酸或硬脂酸中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述脂肪酸为饱和脂肪酸和/或不饱和脂肪酸。
3.根据权利要求1或2所述的荧光囊泡的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括主要溶剂与补充溶剂；
优选地，所述主要溶剂为水；所述补充溶剂为甲醇、乙醇、丙二醇、丙三醇、乙二醇、丁醇、乙腈或乙酸乙酯中的一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1-3任一项所述的荧光囊泡的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸的溶液浓度为2mM～1M，优选20～200mM。
5.根据权利要求1-4任一项所述的荧光囊泡的制备方法，其特征在于，所述补充溶剂在溶剂中的体积分数为0～90％；所述主要溶剂在溶剂中的体积分数为10～100％；
优选地，所述补充溶剂在溶剂中的体积分数为0～50％；所述主要溶剂在溶剂中的体积分数为50～100％。
6.根据权利要求1-5任一项所述的荧光囊泡的制备方法，其特征在于，所述脂肪酸与溶剂混合时还包括加入缓冲盐的步骤；
优选地，所述缓冲盐为磷酸盐、碳酸盐、醋酸盐或甲酸盐中的一种或至少两种的组合；
优选地，所述缓冲盐的浓度为0.01mM～0.5M，优选0.1～0.5mM；
优选地，所述脂肪酸的溶液pH值为1～8；优选pH值为3～6。
7.根据权利要求1-6任一项所述的荧光囊泡的制备方法，其特征在于，所述光照反应的光照波长为100～1200nm，优选200～900nm。
8.根据权利要求1-7任一项所述的荧光囊泡的制备方法，其特征在于，所述光照反应的时间为0.5～48h，优选4～12h；
优选地，所述光照反应还包括向混合溶液中添加光敏剂；
优选地，所述光照反应在搅拌下进行，所述搅拌的速率为10～300r/min。
9.根据权利要求1-8任一项所述的荧光囊泡的制备方法制备得到的荧光囊泡，其特征在于，所述荧光囊泡的直径9nm～10μm。
10.根据权利要求9所述的荧光囊泡作为生物成像材料或药物载体的应用。
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