CN117777334A - 一种单分散且粒径均一的荧光微球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及荧光微球技术领域，公开了一种单分散且粒径均一的荧光微球及其制备方法，包括步骤：S1、制备聚合物种子微球；S2、向所述步骤S1中的聚合物种子微球溶液中加入包含第一单体的溶液，形成混合溶液；S3、向所述步骤S2中的混合溶液中加入包含荧光材料、第二单体和引发剂的溶液，聚合反应，获得单分散且粒径均一的荧光微球。采用分步合成的方法，首先第一步先合成粒径均一的聚合物种子微球小粒子，第二步仅进行第一单体的滴加，目的是形成聚合物种子微球与聚合物链的混合溶液；最后一步才加入荧光材料，将荧光材料和第二单体混合一起滴入步骤S2反应中的混合溶液进行聚合反应，目的是均匀地让荧光材料被包覆进聚合物微球。

Description

一种单分散且粒径均一的荧光微球及其制备方法

技术领域

本发明属于荧光微球技术领域，具体的，涉及一种单分散且粒径均一的荧光微球及其制备方法。

背景技术

荧光微球，是将荧光材料包裹在微球内部、或者将荧光物质连接固定在微球表面。荧光材料主要包括：有机荧光染料、量子点/碳点和金属氧化物等。荧光材料受到光或者电等激发而发出荧光，借助于不同荧光材料种类、荧光材料含量的不同，可以形成多个不同发光波段(颜色)，具有编码的作用，因此广泛应用于生物标记、疾病诊断、示踪剂、固相芯片、液相芯片、免疫层析、拉曼散射等领域。生物医药领域通常使用纳米级的荧光微球，石油/地下水等示踪剂通常使用微米级的荧光微球。

近年来，量子点荧光微球，即通过聚合包载法、物理吸附法、溶胀法等方法将量子点吸附或包载在微球表面或者内部而形成的量子点@高分子微球，受到广泛关注。聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丁二烯均可作为量子点载体。其中，PS具有易合成、表面易修饰有机官能团即反应活性高等优点，是非常理想的荧光材料载体。

目前，量子点聚苯乙烯微球通常采用分散聚合法、悬乳聚合法合成。传统的分散聚合法：将量子点加入苯乙烯溶液中摇匀，然后加到引发剂、稳定剂和无水乙醇的溶液中，升温聚合，得到量子点聚苯乙烯微球。悬乳聚合法：将溶有引发剂的单体与量子点混合，在强烈搅拌和分散剂的作用下，以液滴状悬浮在水中而进行的聚合反应。分散聚合法制备的量子点聚苯乙烯微球虽然单分散性较好，但微球粒径很难接近微米级；悬乳聚合法制备的量子点聚苯乙烯微球虽然可合成粒径较大的微球，但单分散性较差。在提升微球粒径及单分散性方面，多从工艺过程入手，例如，调整体系中溶剂种类、调整体系中成分的占比、调整搅拌速率等，但是均起到治标不治本的作用，依然不能同时满足粒径均匀达到微米级且分散性较好的要求。

有鉴于此，本发明提供一种单分散且粒径均一的荧光微球及其制备方法，以合成粒径均一、荧光材料被均匀包覆的荧光微球。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种单分散且粒径均一的荧光微球及其制备方法，采用分步滴加的方式，以合成粒径均一并达到微米级、荧光材料被均匀包覆的单分散荧光微球。

本发明的第一发明，提供一种单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，包括步骤：

S1、制备聚合物种子微球；

S2、向所述步骤S1中的聚合物种子微球溶液中加入包含第一单体的溶液，形成混合溶液；

S3、向所述步骤S2中的混合溶液中加入包含荧光材料、第二单体和引发剂的溶液，聚合反应，获得荧光微球；

优选地，所述步骤S1中制备的聚合物种子微球的粒径为400-600nm；

优选地，所述第一单体、聚合物种子微球及第二单体的质量比为(3-6)：(1-3)：(0.5-1)。即，所述步骤S2中第一单体的质量大于步骤S1中形成所述聚合物种子微球所用的单体的质量；步骤S1中形成所述聚合物种子微球所用的单体的质量大于所述步骤S3中所用的第二单体的质量。本发明先合成小粒径的聚合物种子微球，后续步骤可以在聚合物种子微球上继续生长聚合物微球，从而得到粒径达到微米级的荧光微球。分步合成质量的控制，目的是使微球逐渐长大，实现粒径可控。

作为上述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法的一种优选方案，所述步骤S1中，所述聚合物种子微球选自聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚丙烯酸甲酯微球、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球中的一种；

优选地，所述步骤S1中，将烯类单体、当量的引发剂及过量的分散剂加入极性溶剂中，在60-80℃温度下聚合反应形成所述聚合物种子微球。这里极性溶剂为异丙醇或乙醇。这一步骤中，引发剂为当量，使引发剂与烯类单体完全反应掉，当步骤S2中滴加第一单体时，单体不会发生聚合反应，以聚合物链的状态存在聚合物种子微球溶液中。此步骤中，加入过量的分散剂，目的是为了步骤S2中滴加第一单体时，也能对第一单体进行分散。当然，也可以在步骤S2配制第一单体溶液时，向第一单体溶液中添加分散剂，本发明在步骤S1中添加过量的分散剂，可以简化操作。这里的烯类单体选自苯乙烯、二乙烯苯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种；本发明优选苯乙烯。

作为上述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法的一种优选方案，所述第一单体和第二单体为烯类单体，所述烯类单体选自苯乙烯、二乙烯苯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种；本发明优选苯乙烯。

作为上述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法的一种优选方案，所述步骤S2中，将第一单体与极性溶剂混合，以滴加的方式将包含所述第一单体的溶液滴加到所述聚合物种子微球溶液中；优选地，滴加的速度为1-2ml/分钟。本发明第一单体加入的方式以及速度很关键，如不满足该条件，第一单体与聚合物种子微球溶液混合后分散性不好，后续步骤S3在聚合反应时，容易爆聚，导致形成的荧光微球之间容易粘连。

作为上述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法的一种优选方案，所述步骤S3中，将荧光材料、第二单体、当量的引发剂及极性溶剂混合，以滴加的方式将包含所述荧光材料、第二单体和引发剂的溶液滴加到所述步骤S2中的混合溶液中，聚合反应获得所述荧光微球；优选地，滴加的速度为1-2ml/分钟。同样的，本发明荧光材料、第二单体和引发剂的混合溶液加入的方式以及速度很关键，如不满足该条件，第二单体与在聚合反应时，容易爆聚，导致形成的荧光微球之间容易粘连。优选地，这一步骤中，第二单体与引发剂的质量比为1：(0.05-0.08)。

作为上述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法的一种优选方案，所述步骤S3中包含荧光材料、第二单体和引发剂的溶液还包含分散剂。分散剂的加入，可进一步确保制备得到的荧光微球的分散性。优选地，这一步骤中，第二单体与分散剂的质量比为1：(0.005-0.01)。当然，在步骤S1中，分散剂足够这一步骤使用，这一步骤中无需再加分散剂。

作为上述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法的一种优选方案，所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种。

作为上述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法的一种优选方案，所述引发剂为有机过氧化物或偶氮类引发剂；

优选地，所述有机过氧化物包括叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰、2,5-二叔丁基过氧化-2,5-二甲基已烷中的一种；

优选地，所述偶氮类引发剂优选油溶性引发剂，包括偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)中的一种。

作为上述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法的一种优选方案，所述荧光材料包括：荧光纳米颗粒、荧光聚合物和有机荧光染料中的至少一种，所述荧光纳米颗粒包括量子点、金属氧化物纳米粒子、纳米棒或纳米片中的至少一种；

优选地，所述量子点表面修饰有配体；

优选地，所述配体包括：巯基吐温、巯基PEG、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸醇醚、高级脂肪醇硫酸酯、脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物。表面修饰巯基吐温配体饰的量子点能很好地被包覆进聚苯乙烯微球中。

本发明的第二方面，提供一种单分散且粒径均一的荧光微球，所述荧光微球采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法获得；

优选地，所述荧光微球的粒径为1-5μm。

本发明的第三方面，所述荧光微球在生物医药和示踪剂中的应用，在生物医药的应用包括：药物负载、生物探针、生物标记、疾病诊断、固相芯片、液相芯片、免疫层析、拉曼散射，作为示踪剂的应用包括：石油示踪剂、水示踪剂、气相示踪剂。

本发明的单分散且粒径均一的荧光微球及其制备方法，与现有技术相比，至少具有以下优点：

1、采用分步合成的方法，首先第一步先合成粒径均一的聚合物种子微球小粒子，第二步仅进行第一单体的滴加，目的是形成聚合物种子微球与聚合物链的混合溶液，这一步控制第一单体不聚合，是为了后面加入第二单体和荧光材料时，使微球粒径长得更大，且能更多地包覆荧光材料，使荧光微球具有较高的荧光强度；最后一步才加入荧光材料，将荧光材料和第二单体混合一起滴入步骤S2反应中的混合溶液中进行聚合反应，目的是均匀地让荧光材料被包覆进聚合物微球；

2、采用滴加的方法能让微球长大后的粒径较为均一，具体地，第二步骤中的滴加，使第一单体形成中间体，第三步骤中的滴加，由于在第三步骤中加入了引发剂，引发剂引发第二单体及中间体聚合反应，第二单体包裹中间体及聚合物种子微球，使最终形成的荧光微球可以达到微米级，且粒径均一；

3、相比悬乳聚合法以及传统的分散聚合法，本发明的分步滴加法，每一步均控制反应体系的分散性，既能控制荧光微球的粒径达到微米级，又能使荧光微球保持单分散性。

附图说明

结合以下附图一起阅读时，将会更加充分地描述本发明内容的上述和其他特征。可以理解，这些附图仅描绘了本发明内容的若干实施方式，因此不应认为是对本发明内容范围的限定。通过采用附图，本发明内容将会得到更加明确和详细地说明。

附图1为本发明实施例1制备的红色量子点聚苯乙烯微球在荧光显微镜下的形貌图；

附图2为本发明实施例1制备的红色量子点聚苯乙烯微球的电镜图；

附图3为本发明实施例2制备的双色量子点聚苯乙烯微球在荧光(红)显微镜下的形貌图；

附图4为本发明实施例2制备的双色量子点聚苯乙烯微球在荧光(绿)显微镜下的形貌图；

附图5为本发明实施例2制备的双色量子点聚苯乙烯微球的电镜图；

附图6为对比例1制备的聚苯乙烯微球的电镜图；

附图7为对比例2制备的聚苯乙烯微球的电镜图。

具体实施方式

描述以下实施例以辅助对本发明的理解，实施例不是也不应当以任何方式解释为限制本发明的保护范围。

如本文中表述例如“的至少一种(个)”当在要素列表之前或之后时修饰整个要素列表而不修饰列表的单独要素。如果未另外定义，说明书中的所有术语(包括技术和科学术语)可如本领域技术人员通常理解的那样定义。常用字典中定义的术语应被解释为与它们在相关领域的背景和本公开内容中的含义一致，并且不可以理想方式或者过宽地解释，除非清楚地定义。此外，除非明确地相反描述，措辞“包括”和措辞“包含”当用于本说明书中时表明存在所陈述的特征、区域、整体、步骤、操作、要素、和/或组分，但是不排除存在或添加一个或多个其它特征、区域、整体、步骤、操作、要素、组分、和/或其集合。“多个”指两个及以上，“连接”指直接连接或间接连接。因此，以上措辞将被理解为意味着包括所陈述的要素，但不排除任何其它要素。

如背景技术中记载的，分散聚合法制备的量子点聚苯乙烯微球虽然单分散性较好，但微球粒径很难接近微米级；悬乳聚合法制备的量子点聚苯乙烯微球虽然可合成粒径较大的微球，但单分散性较差。针对现有技术的问题，本发明提供一种单分散且粒径均一的荧光微球及其制备方法，采用分步滴加的方式，以合成粒径均一并达到微米级、荧光材料被均匀包覆的单分散荧光微球。

本发明的第一发明，提供一种单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，包括步骤：

S1、制备聚合物种子微球；

S2、向所述步骤S1中的聚合物种子微球溶液中加入包含第一单体的溶液，形成混合溶液；

S3、向所述步骤S2中的混合溶液中加入包含荧光材料、第二单体和引发剂的溶液，聚合反应，获得单分散且粒径均一的荧光微球；

进一步的，所述步骤S1中制备的聚合物种子微球的粒径为400-600nm；

进一步的，所述第一单体、聚合物种子微球及第二单体的质量比为(3-6)：(1-3)：(0.5-1)。即，所述步骤S2中第一单体的质量大于步骤S1中形成所述聚合物种子微球所用的单体的质量；步骤S1中形成所述聚合物种子微球所用的单体的质量大于所述步骤S3中所用的第二单体的质量。本发明先合成小粒径的聚合物种子微球，后续步骤可以在聚合物种子微球上继续生长聚合物微球，从而得到粒径达到微米级的荧光微球。分步合成质量的控制，目的是使微球逐渐长大，实现粒径可控。

在一些实施方式中，所述步骤S1中，所述聚合物种子微球选自聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚丙烯酸甲酯微球、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球中的一种；

进一步的，所述步骤S1中，将烯类单体、当量的引发剂及过量的分散剂加入极性溶剂中，在60-80℃温度下聚合反应形成所述聚合物种子微球。这里极性溶剂为异丙醇或乙醇。这一步骤中，引发剂为当量，使引发剂与烯类单体完全反应掉，当步骤S2中滴加第一单体时，单体不会发生聚合反应，以聚合物链的状态存在聚合物种子微球溶液中。此步骤中，加入过量的分散剂，目的是为了步骤S2中滴加第一单体时，也能对第一单体进行分散。当然，也可以在步骤S2配制第一单体溶液时，向第一单体溶液中添加分散剂，本发明在步骤S1中添加过量的分散剂，可以简化操作。这里的烯类单体选自苯乙烯、二乙烯苯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种；本发明优选苯乙烯。

在一些实施方式中，所述第一单体和第二单体为烯类单体，所述烯类单体选自苯乙烯、二乙烯苯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种；本发明优选苯乙烯。

在一些实施方式中，所述步骤S2中，将第一单体与极性溶剂混合，以滴加的方式将包含所述第一单体的溶液滴加到所述聚合物种子微球溶液中；优选地，滴加的速度为1-2ml/分钟。本发明第一单体加入的方式以及速度很关键，如不满足该条件，第一单体与聚合物种子微球溶液混合后分散性不好，后续步骤S3在聚合反应时，容易爆聚，导致形成的荧光微球之间容易粘连。

在一些实施方式中，所述步骤S3中，将荧光材料、第二单体、当量的引发剂及极性溶剂混合，以滴加的方式将包含所述荧光材料、第二单体和引发剂的溶液滴加到所述步骤S2中的混合溶液中，聚合反应获得所述荧光微球；优选地，滴加的速度为1-2ml/分钟。同样的，本发明荧光材料、第二单体和引发剂的混合溶液加入的方式以及速度很关键，如不满足该条件，第二单体与在聚合反应时，容易爆聚，导致形成的荧光微球之间容易粘连。进一步的，这一步骤中，第二单体与引发剂的质量比为1：(0.05-0.08)。

在一些实施方式中，所述步骤S3中包含荧光材料、第二单体和引发剂的溶液还包含分散剂。分散剂的加入，可进一步确保制备得到的荧光微球的分散性。进一步的，这一步骤中，第二单体与分散剂的质量比为1：(0.005-0.01)。当然，在步骤S1中，分散剂足够这一步骤使用，这一步骤中无需再加分散剂。

在一些实施方式中，所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种。

在一些实施方式中，所述引发剂为有机过氧化物或偶氮类引发剂；

进一步的，所述有机过氧化物包括叔丁基过氧化氢、二叔丁基过氧化物、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二苯甲酰、2,5-二叔丁基过氧化-2,5-二甲基已烷中的一种；

进一步的，所述偶氮类引发剂优选油溶性引发剂，包括偶氮二异丁腈(AIBN)、偶氮二异庚腈(ABVN)、偶氮二异丁酸二甲酯(AIBME)中的一种。

在一些实施方式中，所述荧光材料包括：荧光纳米颗粒、荧光聚合物和有机荧光染料中的至少一种，所述荧光纳米颗粒包括量子点、金属氧化物纳米粒子、纳米棒或纳米片中的至少一种；

进一步的，所述量子点表面修饰有配体；

进一步的，所述配体包括：巯基吐温、巯基PEG、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸醇醚、高级脂肪醇硫酸酯、脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物。表面修饰巯基吐温配体饰的量子点能很好地被包覆进聚苯乙烯微球中。

量子点包含IIB-VIA族、IIIA-VA族、IVA-VIA族、IVA族、IB-IIIA-VIA族、VIII-VIA族、钙钛矿材料以及碳量子点中的至少一种。例如，II-VI族化合物可包括：CdSe、CdTe、ZnS、ZnSe、ZnTe、ZnO、HgS、HgSe、HgTe、MgSe、MgS、CdSeS、CdSeTe、CdSTe、ZnSeS、ZnSeTe、ZnSTe、HgSeS、HgSeTe、HgSTe、CdZnS、CdZnSe、CdZnTe、CdHgS、CdHgSe、CdHgTe、HgZnS、HgZnSe、HgZnTe、MgZnSe、MgZnS、HgZnTeS、CdZnSeS、CdZnSeTe、CdZnSTe、CdHgSeS、CdHgSeTe、CdHgSTe、HgZnSeS、HgZnSeTe、HgZnSTe或其组合。III-V族化合物可包括：GaN、GaP、GaAs、GaSb、AlN、AlP、AlAs、AlSb、InN、InP、InAs、InSb、GaNP、GaNAs、GaNSb、GaPAs、GaPSb、AlNP、AlNAs、AlNSb、AlPAs、AlPSb、InNP、InNAs、InNSb、InPAs、InPSb、InZnP、GaAlNP、GaAlNAs、GaAlNSb、GaAlPAs、GaAlPSb、GaInNP、GaInNAs、GaInNSb、GaInPAs、GaInPSb、InAlNP、InAlNAs、InAlNSb、InAlPAs、InAlPSb或其组合。量子点包括具有均质或基本上均质的组成的纳米晶体，例如核，以及异质的纳米晶体，比如包括核与在包围核的一个或多个壳的核/壳型量子点。壳定义为包围核的材料，并且可以包括一个或多个壳层。金属氧化物包括：Zn、Cr、Co、Dy、Er、Eu、Fe、Gd、Gd、Pr、Nd、Ni、In、Pr、Sm、Tb、Tm、以及它们的组合。荧光聚合物的结构中具有能发射荧光的官能团(如荧光素等)以及能够聚合反应的单体，单体之间发生聚合或者是与其他的不含有荧光的单体发生聚合，从而制备得到荧光聚合物。有机荧光染料包括：荧光素(二苯乙烯类、香豆素类、荧烷类、苯并恶唑类、萘二甲酰亚胺类、噻吩二羧酸酰胺类、稠环芳烃类、苝四甲酰亚胺等)、芳香稠环化合物、分子内电荷转移化合物、金属配合物荧光材料、酶、稀土金属螯合物。

本发明的第二方面，提供一种单分散且粒径均一的荧光微球，所述荧光微球采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法获得；

进一步的，所述荧光微球的粒径为1-5μm。

本发明的第三方面，所述荧光微球在生物医药和示踪剂中的应用，在生物医药的应用包括：药物负载、生物探针、生物标记、疾病诊断、固相芯片、液相芯片、免疫层析、拉曼散射，作为示踪剂的应用包括：石油示踪剂、水示踪剂、气相示踪剂。

以下将结合具体实施例和对比例对本发明做进一步详细的说明，但本发明不限于以下实施例，实施例中采用的实施条件可以根据具体使用的不同要求做进一步调整，未注明的条件为本行业中的常规条件。

实施例1

步骤S1、合成聚苯乙烯种子微球

称取3g苯乙烯，0.03g偶氮二异丁腈和0.09g聚乙烯吡咯烷酮(K60)加入到100ml透明烧杯中，然后倒入80ml异丙醇，用玻璃棒搅拌溶液至澄清透明，接着倒入250ml的三口烧瓶中；将三口烧瓶安装固定于水浴锅中，中间瓶口插入搅拌桨，搅拌桨上方连接搅拌机固定，两个侧边瓶口用玻璃塞塞住；整体装置固定好之后，设置搅拌机转速为300rpm，待水浴锅温度显示为70℃时，开始反应，计时反应1h。

步骤S2、配制混合溶液

量取40ml异丙醇和称取6g苯乙烯加入到100ml透明烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀之后倒入250ml的透明滴液漏斗中；待步骤S1中的反应到达1小时，取出一个侧边瓶口的玻璃塞，将装有配好的溶液的滴液漏斗插入三口烧瓶的侧边瓶口，调整滴液漏斗的滴加速度为1滴/秒，待漏斗中溶液全部滴加完毕，取出滴液漏斗，然后塞上透明玻璃塞，开始计时0.5h。

步骤S3、聚合反应，合成荧光微球

称取1g苯乙烯、0.01g聚乙烯吡咯烷酮(K60)和0.07g偶氮二异丁腈于100ml玻璃烧杯中；接着量取40ml异丙醇和1ml巯基吐温修饰的红色量子点CdZnSe/ZnCdS/ZnS于玻璃烧杯中，用玻璃棒搅拌至澄清透明，然后倒入250ml滴液漏斗；待步骤S2中的反应到达0.5h，取出一个侧边瓶口的玻璃塞，将装有配好的溶液的滴液漏斗插入三口烧瓶的侧边瓶口，调整分液漏斗的滴加速度为1滴/秒，待漏斗中溶液全部滴加完毕，开始计时反应2h，获得荧光微球。

上述步骤S2和步骤S3的反应温度与步骤S1中一样，为70℃。

实施例1的实验结果如图1所示，在荧光显微镜下观察能明显地观察到量子点被均匀包覆进了聚苯乙烯微球。采用场发射透射电子显微镜(TEM)，拍摄其电镜图，如图2所示，量子点聚苯乙烯微球的平均粒径约为2μm，可见，合成了粒径均一的单分散量子点聚苯乙烯微球。

实施例2

步骤S1、合成聚苯乙烯种子微球

称取3g苯乙烯，0.03g偶氮二异丁腈和0.09g聚乙烯吡咯烷酮(K60)加入到100ml透明烧杯中，然后倒入80ml异丙醇，用玻璃棒搅拌溶液至澄清透明，接着倒入250ml的三口烧瓶中；将三口烧瓶安装固定于水浴锅中，中间瓶口插入搅拌桨，搅拌桨上方连接搅拌机固定，两个侧边瓶口用玻璃塞塞住；整体装置固定好之后，设置搅拌机转速为300rpm，待水浴锅温度显示为70℃时，开始反应，计时反应1h。

步骤S2、配制混合溶液

量取40ml异丙醇和称取6g苯乙烯加入到100ml透明烧杯中，用玻璃棒搅拌均匀之后倒入250ml的透明滴液漏斗中；待步骤S1中的反应到达1小时，取出一个侧边瓶口的玻璃塞，将装有配好的溶液的滴液漏斗插入三口烧瓶的侧边瓶口，调整滴液漏斗的滴加速度为1滴/秒，待漏斗中溶液全部滴加完毕，取出滴液漏斗，然后塞上透明玻璃塞，开始计时0.5h。

步骤S3、聚合反应，合成荧光微球

称取1g苯乙烯、0.01g聚乙烯吡咯烷酮(K60)和0.07g偶氮二异丁腈于100ml玻璃烧杯中；接着量取40ml异丙醇、1ml巯基吐温修饰的红色量子点CdZnSe/ZnCdS/ZnS和1ml巯基吐温修饰的绿色量子点CdZnSeS/ZnS于玻璃烧杯中，用玻璃棒搅拌至澄清透明，然后倒入250ml滴液漏斗；待步骤S2中的反应到达0.5h，取出一个侧边瓶口的玻璃塞，将装有配好的溶液的滴液漏斗插入三口烧瓶的侧边瓶口，调整分液漏斗的滴加速度为1滴/秒，待漏斗中溶液全部滴加完毕，开始计时反应2h，获得荧光微球。

上述步骤S2和步骤S3的反应温度与步骤S1中一样，为70℃。

实施例2的实验结果如图3、4所示，在荧光显微镜下观察能明显地观察到量子点被均匀包覆进了聚苯乙烯微球。采用场发射透射电子显微镜(TEM)，拍摄其电镜图，如图5所示，量子点聚苯乙烯微球的平均粒径约为3μm，可见，合成了粒径均一的单分散量子点聚苯乙烯微球。

对比例1

水相制备：将50ml去离子水、100mg SDS(十二烷基硫酸钠)和100mg聚乙烯吡咯烷酮(PVP10000)置于500mL三口烧瓶中混合均匀，水浴加热升温至60℃备用。

油相制备：在5mL离心管中，依次加入0.1g硒化镉红光量子点、1ml苯乙烯、50ul的二乙烯基苯和20ul正十六烷混合，用涡旋仪涡旋混合液体30s，得到油相溶液。

将制备好的油相倒入低速搅拌的水相中，600W探头超声乳化10min，把超声完毕后的混合液体转移到250ml三口烧瓶中；将三口烧瓶置于油浴锅中，通入氮气，升温至70℃，接入冷凝管。

称取10mg的过硫酸钾于5mL离心管中，再加入1mL去离子水溶解完全，配置成10mg/mL的过硫酸钾溶液。待温度升温至70℃后，向三口烧瓶中加入1mL的10mg/mL的过硫酸钾溶液，500r/min磁力搅拌反应12h，获得量子点聚苯乙烯微球。

采用场发射透射电子显微镜(TEM)，拍摄对比例1的电镜图，如图6所示，可见，量子点聚苯乙烯微球粒径不均一、微球之间存在粘结，单分散性一般。

对比例2

称取10g苯乙烯，0.1g偶氮二异丁腈、0.1g聚乙烯吡咯烷酮(K60)和1ml硒化镉红光量子点于100ml透明烧杯中，然后倒入160ml异丙醇，用玻璃棒搅拌溶液至澄清透明，接着倒入250ml三口烧瓶中；将三口烧瓶安装固定于水浴锅中，中间瓶口插入搅拌桨，搅拌桨上方连接搅拌机固定，两个侧边瓶口用玻璃塞塞住；整体装置固定好之后，设置搅拌机转速为300rpm，水浴锅温度为70℃，然后开始反应；待水浴锅显示温度为70℃时，开始计时反应5h，获得量子点聚苯乙烯微球。

采用场发射透射电子显微镜(TEM)，拍摄对比例2的电镜图，如图7所示，可见，量子点聚苯乙烯微球虽然单分散性可以，但是粒径很不均一，粒径分布范围较宽。

本发明采用分步滴加的方法合成的荧光微球，粒径均一，且达到微米级，单分散性很好，适用于在生物医药和示踪剂中的应用。

尽管本发明已公开了多个方面和实施方式，但是其它方面和实施方式对本领域技术人员而言将是显而易见的，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。本发明公开的多个方面和实施方式仅用于举例说明，其并非旨在限制本发明，本发明的实际保护范围以权利要求为准。

Claims (10)

1.一种单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，其特征在于，包括步骤：

S1、制备聚合物种子微球；

S2、向所述步骤S1中的聚合物种子微球溶液中加入包含第一单体的溶液，形成混合溶液；

S3、向所述步骤S2中的混合溶液中加入包含荧光材料、第二单体和引发剂的溶液，聚合反应，获得荧光微球；

优选地，所述第一单体、聚合物种子微球及第二单体的质量比为(3-6)：(1-3)：(0.5-1)。

2.根据权利要求1所述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，所述聚合物种子微球选自聚苯乙烯微球、聚甲基丙烯酸甲酯微球、聚丙烯酸甲酯微球、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯微球中的一种；

优选地，所述步骤S1中，将烯类单体、当量的引发剂及过量的分散剂加入极性溶剂中，在60-80℃温度下聚合反应形成所述聚合物种子微球。

3.根据权利要求1所述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，其特征在于，所述第一单体和第二单体为烯类单体，所述烯类单体选自苯乙烯、二乙烯苯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、甲基丙烯酸缩水甘油酯中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，将第一单体与极性溶剂混合，以滴加的方式将包含所述第一单体的溶液滴加到所述聚合物种子微球溶液中；

优选地，滴加的速度为1-2ml/分钟。

5.根据权利要求1所述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，将荧光材料、第二单体、当量的引发剂及极性溶剂混合，以滴加的方式将包含所述荧光材料、第二单体和引发剂的溶液滴加到所述步骤S2中的混合溶液中，聚合反应获得所述荧光微球

优选地，滴加的速度为1-2ml/分钟。

6.根据权利要求5所述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中包含荧光材料、第二单体和引发剂的溶液还包含分散剂。

7.根据权利要求2或6所述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，其特征在于，所述分散剂选自聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠中的一种。

8.根据权利要求2或5所述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，其特征在于，所述引发剂为有机过氧化物或偶氮类引发剂。

9.根据权利要求1所述的单分散且粒径均一的荧光微球的制备方法，其特征在于，所述荧光材料包括：荧光纳米颗粒、荧光聚合物和有机荧光染料中的至少一种，所述荧光纳米颗粒包括量子点、金属氧化物纳米粒子、纳米棒或纳米片中的至少一种；

优选地，所述量子点表面修饰有配体；

优选地，所述配体包括：巯基吐温、巯基PEG、聚氧乙烯脂肪酸酯、聚氧乙烯脂肪酸醇醚、高级脂肪醇硫酸酯、脂肪族磺酸化物、烷基芳基磺酸化物。

10.一种单分散且粒径均一的荧光微球，其特征在于，所述荧光微球采用如权利要求1-9任一项所述的制备方法获得。