CN114853934B - 一种共聚型聚苯乙烯荧光微球及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种共聚型聚苯乙烯荧光微球及其制备方法,荧光物质为稀土铕配合物,其中稀土铕配合物以引入双键的邻菲罗啉衍生物为第二配体,β‑萘甲酰三氟丙酮为第一配体。稀土铕配合物与苯乙烯在溶剂中由引发剂引发,通过自由基共聚得到荧光微球,调控荧光微球中铕配合物的含量以获得最佳荧光性能。本发明公开的共聚型荧光微球具有分散性好、粒径均一、发光效果好、荧光强度高、荧光寿命长等优点。共聚型荧光微球稳定性好,避免了内部荧光物质的溢出,为荧光微球在免疫分析、标准物生物探针等领域的应用提供了技术支持。
Description
技术领域
本发明涉及荧光微球制备方法和,特别涉及一种共聚型聚苯乙烯荧光微球及其制备方法。
背景技术
近年来,基于稀土配合物的荧光微球在生物、医学、检测等领域得到了广泛的应用。应用方向主要是高通量药物筛选、生物细胞的示踪成像、免疫分析、生物细胞的流式计数测定等。稀土铕配合物具有较强的特征荧光,化学稳定性好,激发寿命较长,理论量子效率高,常应用于微球作为发光中心,近年来围绕着稀土配合物的荧光特性也展开了深入的研究。
公开号为CN101177607的发明专利公开了一种共聚型交联聚合物荧光微球及其制备方法,以8-羟基喹啉金属配合物为荧光物质,利用含该类配合物的荧光单体与交联丙烯酸酯单体进行自由基共聚合反应,得到共聚型交联聚合物荧光微球。但是由于丙烯酸分子体积较小,以其为单体进行交联不利于共聚反应的进行,且以含有铝和锌的金属配合物为荧光中心的荧光波长在510nm左右,发光效率不高。公开号为CN105295066A的中国专利公开了一种通过溶胀法制备聚苯乙烯荧光微球的方法,将聚苯乙烯微球液分散于溶胀介质中,然后将Eu(DBM)3phen溶于溶胀剂,混合后进行溶胀反应,去除溶胀介质后获得荧光微球沉淀物。但溶胀法制得的荧光微球中荧光物质容易溢出,且制备过程中有机溶剂对环境污染大。
邻菲罗啉中的N原子化学性质活泼,易与铕离子配位且活性位点多,可以通过取代反应引入不同的官能团进行改性,邻菲罗啉及其衍生物共轭程度好、发光系数大,可以有效的传递能量,同时避免水参与配位,在稀土配合物光致发光性质的研究和科学领域得到广泛应用。荧光微球常见的制备方法包括物理吸附法、包埋法、溶胀法、共聚法等,物理吸附法制备的荧光微球不稳定,吸附在微球表面的荧光物质易脱落,且微球表面的活性位置被荧光物质占据不利于后续的生物应用。溶胀法制备流程简单,但在制备过程中涉及有机溶剂的使用,对环境有污染。其次,微球内部的荧光物质在保存过程中不稳定,容易出现溢出的情况,且因为荧光物质在溶剂中有一定溶解度,因而溢出的荧光物质发生溶解,导致荧光效应衰减。共聚法将带有可聚合官能团的稀土铕配合物和苯乙烯共聚,可制备出粒径均匀、单分散的荧光微球,该方法制备的荧光微球性能稳定,且荧光物质分布均匀。
因此,开发一种粒径均一、发光强度好、纯度高、荧光性能稳定的共聚型稀土配合物荧光微球,是本领域急需解决的技术问题。
发明内容
发明目的:本发明目的是提供一种粒径均一、发光强度好、纯度高、荧光性能稳定的共聚型稀土配合物荧光微球。
本发明另一目的是提供所述的粒径均一、发光强度好、纯度高、荧光性能稳定的共聚型稀土配合物荧光微球制备方法。
技术方案:共聚型荧光微球中的荧光物质为稀土铕配合物,以修饰后的邻菲罗啉衍生物为第二配体,以β-萘甲酰三氟丙酮作为第一配体,稀土铕配合物的分子结构式如下:
共聚型荧光微球的制备方法,该方法将含有双键且以邻菲咯啉衍生物为第二配体、β-萘甲酰三氟丙酮作为第一配体的稀土铕配合物,与苯乙烯单体在引发剂作用下,于含有分散剂的混合溶剂中进行共聚,制备得到粒径均匀、单分散的荧光微球。包括以下步骤:
1)将稀土铕配合物溶于含有引发剂的苯乙烯单体中,得到荧光混合溶液;
2)将分散剂溶于混合溶剂中,再加入荧光混合溶液,搅拌;
3)氮气保护下继续反应,离心洗涤后分散在水中得到共聚型荧光微球。
其中,所述的稀土铕配合物为Eu(β-NTA)3(Aphen),邻菲咯啉衍生物(Aphen)为第二配体、β-萘甲酰三氟丙酮(β-NTA)作为第一配体。
进一步地,所述稀土铕配合物占反应所有原料质量的0.3%~3.6%。
进一步地,所述引发剂占反应所有原料质量的1%~2%。
进一步地,所述的溶剂为乙醇和水的混合溶剂,其比例为9:1~3:2。
进一步地,苯乙烯单体占反应所有原料质量的83%~93%。
进一步地,分散剂占反应所有原料质量的7%~8%。
进一步地,反应温度为70~75℃。
本发明所述的共聚型荧光微球的制备方法,最优选的制备条件为,稀土铕配合物3.61%,聚乙烯吡咯烷酮7.95%,苯乙烯86.71%,偶氮二异丁腈1.73%,温度70℃。
有益效果:本发明与现有技术相比,具有如下优势:
本发明找到了荧光性能好、含有可共聚双键的稀土铕配合物,并与苯乙烯单体共聚得到基于稀土配合物的共聚型荧光微球,该共聚型荧光微球荧光性能稳定、荧光物质不易溢出、粒径均匀、单分散性好、荧光强度高。
附图说明
图1为稀土铕配合物Eu(β-NTA)3(Aphen)在自然光、紫外下的图片;
图2为基于稀土铕配合物的共聚型荧光微球在自然光、紫外下的图片;
图3为稀土Eu(β-NTA)3(Aphen)共聚型荧光微球的荧光光谱图;
图4为稀土铕配合物Eu(β-NTA)3(Aphen)、共聚型荧光微球的扫描电镜图;
具体实施方式
实施例1:
1)苯乙烯精制:
取适量的碱性氧化铝放于层析柱中,100mL苯乙烯在层析柱中除阻聚剂。将处理后的苯乙烯放入干燥的试剂瓶中,加入适量的分子筛除去可能残留的水分。将苯乙烯于4℃冰箱中储存。
2)偶氮二异丁腈纯化:
实施例2:
本发明提供的一种共聚型荧光微球及其制备方法,制备原料包括:苯乙烯86.71%,偶氮二异丁腈(AIBN)1.73%,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)7.95%,无水乙醇:蒸馏水=9:1,稀土铕配合物(Eu(BFA)3(Aphen))3.61%,制备方法包括以下步骤:
1)向三颈烧瓶中加入一定量的PVP、无水乙醇和蒸馏水,搅拌均匀后,通入氮气排空30min,缓慢滴加溶有AIBN的无水乙醇溶液,继续搅拌后滴加苯乙烯。
2)再向其中缓慢滴加溶有Eu(BFA)3(Aphen)配合物的无水乙醇溶液,过程中一直N2氛围保护,搅拌均匀后,加热至70℃。
3)保持一定的搅拌速度反应12h。得到乳白色液体,停止反应用离心机离心,弃去上清液,用蒸馏水洗涤再离心,用蒸馏水和无水乙醇分别反复洗涤三次,最后一次的下层固体分散到蒸馏水中保存。
4)采用扫描电镜对共聚型荧光微球的形态。如附图4所示:(a)为稀土铕配合物形貌,为不规则状。而(f)为实施例2所制备的稀土荧光微球,粒径均匀且分散性良好,可充分说明基于稀土配合物Eu(BFA)3(Aphen)的荧光微球成功制备。
5)将荧光微球分散到水中,制备成1mg/mL,采用荧光光仪对共聚型荧光微球的荧光强度进行测试。如附图3所示:以Eu(BFA)3(Aphen)含量为3.61%所制备的荧光微球,在相同浓度的测试条件下、最佳激发波长下,荧光强度最强。
实施例3:
制备原料包括:苯乙烯87.34%,偶氮二异丁腈(AIBN)1.75%,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)8.01%,无水乙醇:蒸馏水=9:1,稀土铕配合物(Eu(BFA)3(Aphen))2.91%,制备方法包括以下步骤:
1)向三颈烧瓶中加入一定量的PVP、无水乙醇和蒸馏水,搅拌均匀后,通入氮气排空30min,缓慢滴加溶有AIBN的无水乙醇溶液,继续搅拌后滴加苯乙烯。
2)再向其中缓慢滴加溶有Eu(BFA)3(Aphen)配合物的无水乙醇溶液,过程中一直N2氛围保护,搅拌均匀后,加热至70℃
3)保持一定的搅拌速度反应12h。得到乳白色液体,停止反应用离心机离心,弃去上清液,用蒸馏水洗涤后离心,蒸馏水和无水乙醇分别反复洗涤三次,最后一次的下层固体分散到蒸馏水中保存。
4)采用扫描电镜对共聚型荧光微球的形态进行测试。如附图4所示:(e)为实施例3所制备的稀土荧光微球,粒径均匀且分散性良好,且与实施例2制备的微球(f)在形貌上没有明显差异。
5)将荧光微球分散到水中,制备成1mg/mL,采用荧光光仪对共聚型荧光微球的荧光强度进行测试。
实施例4:
制备原料包括:苯乙烯87.98%,偶氮二异丁腈(AIBN)1.76%,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)8.06%,无水乙醇:蒸馏水=9:1,稀土铕配合物(Eu(BFA)3(Aphen))2.2%,制备方法包括以下步骤:
1)向三颈烧瓶中加入一定量的PVP、无水乙醇和蒸馏水,搅拌均匀后,通入氮气排空30min,缓慢滴加溶有AIBN的无水乙醇溶液,继续搅拌后滴加苯乙烯。
2)再向其中缓慢滴加溶有Eu(BFA)3(Aphen)配合物的无水乙醇溶液,过程中一直N2氛围保护,搅拌均匀后,加热至70℃
3)保持一定的搅拌速度反应12h。得到乳白色液体,停止反应用离心机离心,弃去上清液,用蒸馏水洗涤后离心,蒸馏水和无水乙醇分别反复洗涤三次,最后一次的下层固体分散到蒸馏水中保存。
4)采用扫描电镜对共聚型荧光微球的形态进行测试。如附图4所示:(d)为实施例4所制备的稀土荧光微球,粒径均匀且分散性良好,且与实施例2(f)和实施例3(e)制备的微球在形貌上没有明显差异。
5)将荧光微球分散到水中,制备成1mg/mL,采用荧光光仪对共聚型荧光微球的荧光强度进行测试。
实施例5:
制备原料包括:苯乙烯88.63%,偶氮二异丁腈(AIBN)1.77%,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)8.12%,无水乙醇:蒸馏水=9:1,稀土铕配合物(Eu(BFA)3(Aphen))1.48%,制备方法包括以下步骤:
1)向三颈烧瓶中加入一定量的PVP、无水乙醇和蒸馏水,搅拌均匀后,通入氮气排空30min,缓慢滴加溶有AIBN的无水乙醇溶液,继续搅拌后滴加苯乙烯。
2)再向其中缓慢滴加溶有Eu(BFA)3(Aphen)配合物的无水乙醇溶液,过程中一直N2氛围保护,搅拌均匀后,加热至70℃
3)保持一定的搅拌速度反应12h。得到乳白色液体,停止反应用离心机离心,弃去上清液,用蒸馏水洗涤后离心,蒸馏水和无水乙醇分别反复洗涤三次,最后一次的下层固体分散到蒸馏水中保存。
4)采用扫描电镜对共聚型荧光微球的形态进行测试。如附图4所示:(c)为实施例5所制备的稀土荧光微球,粒径均匀且分散性良好,且与实施例2(f)、实施例3(e)、实施例4(d)制备的微球在形貌上没有明显差异。
5)将荧光微球分散到水中,制备成1mg/mL,采用荧光光仪对共聚型荧光微球的荧光强度进行测试。
实施例6:
制备原料包括:苯乙烯89.62%,偶氮二异丁腈(AIBN)1.79%,聚乙烯吡咯烷酮(PVP)8.22%,无水乙醇:蒸馏水=9:1,稀土铕配合物(Eu(BFA)3(Aphen))0.37%,制备方法包括以下步骤:
1)向三颈烧瓶中加入一定量的PVP、无水乙醇和蒸馏水,搅拌均匀后,通入氮气排空30min,缓慢滴加溶有AIBN的无水乙醇溶液,继续搅拌后滴加苯乙烯。
2)再向其中缓慢滴加溶有Eu(BFA)3(Aphen)配合物的无水乙醇溶液,过程中一直N2氛围保护,搅拌均匀后,加热至70℃
3)保持一定的搅拌速度反应12h。得到乳白色液体,停止反应用离心机离心,弃去上清液,用蒸馏水洗涤后离心,蒸馏水和无水乙醇分别反复洗涤三次,最后一次的下层固体分散到蒸馏水中保存。
4)采用扫描电镜对共聚型荧光微球的形态进行测试。如附图4所示:(b)为实施例6所制备的稀土荧光微球,粒径均匀且分散性良好,且与实施例2(f)、实施例3(e)、实施例4(d)、实施例5(c)制备的微球在形貌上没有明显差异。
5)将荧光微球分散到水中,制备成1mg/mL,采用荧光光仪对共聚型荧光微球的荧光强度进行测试。如附图3所示:以Eu(BFA)3(Aphen)含量为0.37%所制备的荧光微球,在相同浓度的测试条件下,荧光强度最弱。荧光强度与稀土铕配合物的含量有关,随着稀土配合物含量的减少而逐渐减弱。
Claims (8)
1.一种共聚型聚苯乙烯荧光微球,其特征在于:共聚型荧光微球中的荧光物质为稀土铕配合物,以修饰后的邻菲罗啉衍生物为第二配体,以β-萘甲酰三氟丙酮作为第一配体,稀土铕配合物的分子结构式如下:
2.根据权利要求1所述的共聚型聚苯乙烯荧光微球的制备方法,其特征在于:是由稀土铕配合物和苯乙烯单体在引发剂的作用下,在含有分散剂的溶剂中,通过自由基共聚反应得到。
3.根据权利要求2所述的共聚型聚苯乙烯荧光微球的制备方法,其特征在于:所述稀土铕配合物占反应所有原料质量的0.3%~3.6%。
4.根据权利要求2所述的共聚型聚苯乙烯荧光微球的制备方法,其特征在于:所述引发剂占反应所有原料质量的1%~2%。
5.根据权利要求2所述的共聚型聚苯乙烯荧光微球的制备方法,其特征在于:所述的溶剂为乙醇和水的混合溶剂,其比例为9:1~3:2。
6.根据权利要求2所述的共聚型聚苯乙烯荧光微球的制备方法,其特征在于:苯乙烯单体占反应所有原料质量的83%~93%。
7.根据权利要求2所述的共聚型聚苯乙烯荧光微球的制备方法,其特征在于:分散剂占反应所有原料质量的7%~8%。
8.根据权利要求2所述的共聚型聚苯乙烯荧光微球的制备方法,其特征在于:反应温度为70~75℃。
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单分散Eu~(3+)-PS荧光微球的制备及性能;严长浩;张超;李云;张明;;高分子材料科学与工程(第01期);第13-18页 * |
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