3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制備超亮熒光硅量子點(diǎn)中的應(yīng)用的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制備水溶性硅量子點(diǎn)中的應(yīng)用。本發(fā)明將新型硅烷分子3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷應(yīng)用于硅量子點(diǎn)的制備中，制得的硅量子點(diǎn)具有量子產(chǎn)率高(80％左右)、純凈度高、穩(wěn)定性好、水溶性好、有pH響應(yīng)、可表面化學(xué)修飾、細(xì)胞毒性低、以及合成簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制備超亮熒光
娃量子點(diǎn)中的應(yīng)用【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于納米材料【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制備水溶性高亮度熒光硅量子點(diǎn)中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]硅量子點(diǎn)是一種典型的零維納米材料，尺寸在2_4nm，具有良好的水溶性、穩(wěn)定的光學(xué)性質(zhì)、高熒光強(qiáng)度、易于進(jìn)行功能化修飾等特點(diǎn)，同時(shí)又由于其具有良好的生物相容性、低生物毒性等優(yōu)點(diǎn)，因此具有廣闊的生物和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景。傳統(tǒng)的有機(jī)熒光染料由于抗光漂白能力較差，因此不適用于長(zhǎng)時(shí)間、實(shí)時(shí)的生物成像。而硅量子點(diǎn)具有良好的抗光漂白特性，能很好的解決這一問(wèn)題。
[0003]目前采用一步法直接制備水溶性硅量子點(diǎn)的方法主要有兩種，即“水熱合成法”和“微波合成法”?！八疅岷铣煞ā焙臅r(shí)長(zhǎng)(需要在160oC反應(yīng)12h)、制備效率低、顆粒分散性差(Zhang, J.and Yu, S.H.Nanoscale, 2014, 6, 4096 - 4101);“微波合成法”合成快速(反應(yīng)僅需幾分鐘至十幾分鐘)，可大規(guī)模制備，合成效率高、顆粒呈單分散(Lee，S.T.and He, Y.etal.，J.Am.Chem.Soc.2013，135，8350 - 8356)。目前采用以上兩種方法制備得到的硅量子點(diǎn)均是以“3-氨丙基三甲氧基硅氧烷(簡(jiǎn)稱APTMS) ”娃烷為原料，其量子產(chǎn)率較低，僅為20%左右，且不具有 pH 響應(yīng)特性(Lee, S.T.and He, Y.et al.，J.Am.Chem.Soc.2013，135，8350 -8356 ；Zhang, J.and Yu, S.H.Nanoscale, 2014, 6, 4096 - 4101)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]發(fā)明目的:為了提高微波法制備的硅量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度，本發(fā)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備水溶性高亮度熒光硅量子點(diǎn)中的應(yīng)用。
[0005]技術(shù)方案:本發(fā)明提供了 3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制備水溶性娃量子點(diǎn)中的應(yīng)用。
[0006]其中，3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷的英文名稱[3-(2-Aminoethylamino) propyl] trimethoxysilane,簡(jiǎn)稱為 DAM0,CAS 號(hào)為 1760-24-3,其結(jié)構(gòu)式如下:
[0007](CH3O) 3Si (CH2) 3NHCH2CH2NH2。
[0008]所述應(yīng)用，包括以下步驟:
[0009](I)向檸檬酸鈉水溶液中通入氮?dú)?-10min，除去檸檬酸鈉水溶液中的氧氣； [0010](2)在檸檬酸鈉水溶液中加入3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷，在密閉狀態(tài)下
[0011]攪拌5min以上,形成娃量子點(diǎn)前體溶液；
[0012](3)在微波反應(yīng)器中以150-170°C反應(yīng)3_15min，形成硅量子點(diǎn)溶液；[0013](4)用透析袋透析硅量子點(diǎn)溶液，即得純凈的硅量子點(diǎn)溶液。
[0014]其中，所述檸檬酸鈉溶液中檸檬酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-6%,優(yōu)選4.65 % ;所述
3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷與檸檬酸鈉水溶液的質(zhì)量比為(10-30):80，優(yōu)選
20:80ο
[0015]其中，所述透析袋為分子量為1000的透析袋，且透析過(guò)程每隔2-4小時(shí)換水，換水
4-6次，總透析時(shí)間需小于24小時(shí)。
[0016]有益效果:本發(fā)明將新型硅烷分子3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷應(yīng)用于硅量子點(diǎn)的制備中，制得的硅量子點(diǎn)具有量子產(chǎn)率高、純凈度高、穩(wěn)定性好、水溶性好、有PH響應(yīng)、可表面化學(xué)修飾、細(xì)胞毒性低、以及合成簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
[0017]具體而言，本發(fā)明方法制得的硅量子點(diǎn)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，具有以下突出的優(yōu)勢(shì):
[0018](I)純凈度高:可在超純水中穩(wěn)定存在；
[0019](2)穩(wěn)定性好:在不同pH下和不同緩沖液體系中均穩(wěn)定；
[0020](3)有pH響應(yīng):利用該特性，制得硅量子點(diǎn)可以用于pH檢測(cè)、細(xì)胞內(nèi)環(huán)境的檢測(cè)等;
[0021](4)細(xì)胞毒性低:硅量子點(diǎn)在lmg/mL濃度下對(duì)正常細(xì)胞和癌細(xì)胞均無(wú)明顯毒性；
[0022](5)量子產(chǎn)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點(diǎn)的熒光量子產(chǎn)率達(dá)到80%左右，是目前世界上熒光量子產(chǎn)率最高的水溶性硅量子點(diǎn)。
[0023]本發(fā)明方法制備的硅量子點(diǎn)用途廣泛，例如:(1)作為免疫熒光標(biāo)記中的熒光物質(zhì)進(jìn)行生物檢測(cè)；(2)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的有機(jī)染料分子進(jìn)行細(xì)胞染色；(3)經(jīng)過(guò)功能化后，用于活細(xì)胞的實(shí)時(shí)分子影像學(xué)檢測(cè)；(4)攜帶藥物分子，可實(shí)時(shí)跟蹤藥物分子在細(xì)胞內(nèi)或活體組織內(nèi)的去向；(5)作為組裝結(jié)構(gòu)的一部分，與其他藥物、生物高分子等形成核殼結(jié)構(gòu)等復(fù)合結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)納米顆粒的診療一體化。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本發(fā)明制得的硅量子點(diǎn)的透射電子顯微鏡(TEM)圖；
[0025]圖2為本發(fā)明制得的硅量子點(diǎn)的高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)圖；
[0026]圖3為本發(fā)明制得的硅量子點(diǎn)的紫外-可見(jiàn)吸收光譜圖；
[0027]圖4為本發(fā)明制得的娃量子點(diǎn)在360nm激發(fā)光下的突光發(fā)射光譜圖和在445nm發(fā)射光下的熒光激發(fā)光譜圖；
[0028]圖5為本發(fā)明制得的硅量子點(diǎn)(pH = 7.4，lmg/mL)用365nm的紫外光激發(fā)的照片圖；
[0029]圖6為本發(fā)明制得的硅量子點(diǎn)的pH-熒光關(guān)系圖；
[0030]圖7為本發(fā)明制得的硅量子點(diǎn)對(duì)正常肺細(xì)胞(ATII)以及肺癌細(xì)胞(A549)的毒性。
【具體實(shí)施方式】
[0031]實(shí)施例1
[0032]水溶性高亮度熒光硅量子點(diǎn)的制備，包括以下步驟:[0033](I)向質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.65%檸檬酸鈉溶液中通入氮?dú)?min，除去溶液中的氧氣；
[0034](2)在攪拌中加入3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷，并在密閉狀態(tài)下攪拌lOmin，形成硅量子點(diǎn)前體溶液；3-(2_氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷與檸檬酸鈉水溶液的質(zhì)量比為20:80 ;
[0035](3)在微波反應(yīng)器中以160°C反應(yīng)15min,形成娃量子點(diǎn)溶液；
[0036](4)用分子量為1000的透析袋透析硅量子點(diǎn)溶液，即得純凈的硅量子點(diǎn)溶液。
[0037]其中“3-(2_氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷”的結(jié)構(gòu)式如下:
[0038]
【權(quán)利要求】
1.3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷在制備水溶性硅量子點(diǎn)中的應(yīng)用。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于:包括以下步驟: (1)向檸檬酸鈉水溶液中通入氮?dú)?-10min,除去檸檬酸鈉水溶液中的氧氣； (2)在檸檬酸鈉水溶液中加入3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷，在密閉狀態(tài)下攪拌5min以上,形成娃量子點(diǎn)前體溶液； (3)在微波反應(yīng)器中以150-170°C反應(yīng)3-15min，形成硅量子點(diǎn)溶液； (4)用透析袋透析硅量子點(diǎn)溶液，即得純凈的硅量子點(diǎn)溶液。
3.如權(quán)利要求2所述的應(yīng)用，其特征在于:所述檸檬酸鈉溶液中檸檬酸鈉的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3-6 %，優(yōu)選4.65 %;所述3- (2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷與檸檬酸鈉水溶液的質(zhì)量比為(10-30):80，優(yōu)選20:80。
4.如權(quán)利要求2所述 的應(yīng)用，其特征在于:所述透析袋為分子量為1000的透析袋，且透析過(guò)程每隔2-4小時(shí)換水，換水4-6次，總透析時(shí)間需小于24小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C01B33/021GK104003392SQ201410186572
【公開(kāi)日】2014年8月27日 申請(qǐng)日期:2014年5月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月5日
【發(fā)明者】吳富根, 開(kāi)思琪, 陳戰(zhàn) 申請(qǐng)人:東南大學(xué)