本發(fā)明公開了一種熒光氧化硅納米顆粒的制備方法，屬于氧化硅顆粒技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

免疫分析越來越廣泛應(yīng)用于生物標(biāo)志物、細(xì)菌以及病毒等的檢測。而用于免疫分析的納米標(biāo)記物在很大程度上決定著分析靈敏度與特異性。目前已經(jīng)發(fā)展的各種類型的納米顆粒，包括膠體金、碳黑、上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒、量子點、脂質(zhì)體等，已經(jīng)表現(xiàn)出了較為優(yōu)秀的免疫分析效果。然而，這些納米標(biāo)記物仍存在著自身的缺點。對于膠體金、碳黑標(biāo)記物等，它們僅僅依賴于顆粒聚集而產(chǎn)生光學(xué)信號，從而在免疫層析中表現(xiàn)出的靈敏度較低。盡管后來發(fā)展的熒光納米標(biāo)記物大大提高了免疫分析的靈敏度，但是它們也存在著一些缺陷，例如，染料摻雜的熒光納米顆粒容易發(fā)生泄露、量子點具有毒性、脂質(zhì)體穩(wěn)定性較差等，并且它們的熒光強度有限，進(jìn)一步提高免疫分析的靈敏度仍需做出巨大的努力。

近些年來發(fā)展的熒光氧化硅納米顆粒吸引了廣大研究者們的興趣。氧化硅具有物理剛性、化學(xué)穩(wěn)定性、溶劑中可忽略的溶脹性以及光學(xué)透性，因而十分適用于生物分析。

絕大部分熒光硅納米顆粒表面為疏水性基團(tuán)，導(dǎo)致其水分散性差，不能滿足生物應(yīng)用的要求。另外目前，傳統(tǒng)制備硅納米顆粒的硅源大多價格昂貴、且有毒或易燃（比如塊狀硅、硅片和有機硅小分子），制備出來的硅納米顆粒很難控制尺寸，熒光量子效率也相對低，且熒光光譜半峰寬都較大，一般都在70～150nm之間，不利于在生物多色熒光成像上的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題：針對目前傳統(tǒng)熒光氧化硅納米顆粒在制備的過程中原料價格昂貴，有毒易燃，且制得的產(chǎn)物顆粒和熒光光譜半峰寬均較大，發(fā)光強度弱且分散性差，導(dǎo)致不利于在生物多色熒光成像上的應(yīng)用的現(xiàn)狀，提供了一種以石英砂為原料，制成二氧化硅后通過納米化，制成納米二氧化硅，隨后將制得的納米二氧化硅與氫氟酸形成氟化硅，再通過于氫化鋁鈉反應(yīng)，生產(chǎn)硅烷氣體，之后利用番茄紅素與異硫氰酸熒光素氣化后于硅烷氣體混合，加入雙氧水置于強磁電場反應(yīng)，從而得到熒光氧化硅納米顆粒的制備方法。該方法操作安全，原料易得，通過從番茄中提取番茄紅素與異硫氰酸熒光素氣化，綠色環(huán)保的同時，增強了熒光氧化硅納米顆粒熒光性，另外加入雙氧水并置于強磁電場反應(yīng)，形成自由基產(chǎn)生電暈，提高穩(wěn)定性，且制得的熒光氧化硅納米顆粒有極窄的熒光光譜半峰寬，發(fā)光度強，可以作為熒光標(biāo)記物廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

（1）稱取10～20g石英砂進(jìn)行粉粹，過100～200目篩，收集石英砂粉末，倒入盛有300～400mL去離子水的燒杯中，用180～200W超聲波超聲振蕩10～20min，

其中在超聲振蕩過程中加入10～20mL質(zhì)量濃度為0.5mol/L鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)20～30min，隨后將反應(yīng)液過濾，去液留渣，用去離子水反復(fù)洗滌3～5次，得二氧化硅；

（2）將上述得到的二氧化硅加入到裝有100～200mL質(zhì)量濃度為 0.5mol/LNaOH溶液的燒杯中，攪拌反應(yīng)1～2h，得硅酸鈉溶液，隨后向得到的硅酸鈉溶液中加入100～200mL質(zhì)量濃度為1mol/L鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)1～2h，過濾，將濾渣用去離子水洗滌3～5次后，至于700～800℃馬弗爐中煅燒4～6h，自然冷卻至室溫，得納米二氧化硅；

（3）將上述得到的納米二氧化硅置于盛有100～200mL質(zhì)量濃度為30%氫氟酸的聚四氟乙烯三口燒瓶中，反應(yīng)2～3h，用塑料管深入250mL聚四氟乙烯二口燒瓶底部收集產(chǎn)生的氟化硅氣體，集滿后，向裝有氟化硅氣體的燒瓶中加入30～40g氫化鋁鈉，搖晃反應(yīng)2～3h，得到硅烷氣體與氫化鋁鈉混合物，將硅烷氣體與氫化鋁鈉混合物置于旋風(fēng)分離器中進(jìn)行分離，得到純凈的硅烷氣體；

（4）分別稱取1～2g番茄紅素、1～2g異硫氰酸熒光素加入到高溫反應(yīng)釜中，在600～800℃氣化3～4h，得到番茄紅素和異硫氰酸熒光素氣體混合物，隨后以2～3L/min速率從反應(yīng)釜底部通入上述硅烷氣體，待通入結(jié)束，向其中加入20～30mL質(zhì)量濃度為30%雙氧水，置于6000～7000 Gs強磁電場中，反應(yīng)5～6h，即可得到熒光氧化硅納米顆粒。

所述的紅番茄素制備步驟為：

（1）將100～200g番茄粉粹，將粉粹后的番茄加入到盛有300～400mL質(zhì)量濃度為70%乙醇的燒杯中，加熱至沸騰，然后過濾，將濾渣用質(zhì)量濃度為75%乙醇洗滌3～5次，待洗滌結(jié)束，將洗滌液與濾液合并，靜置10～20min，析出番茄紅素晶體；

（2）將帶有番茄紅素晶體的燒杯置于95～105℃烘箱中干燥1～2h，自然冷卻至室溫，得到番茄紅素。

本發(fā)明的應(yīng)用方法是：取5～8g將本發(fā)明制得的熒光氧化硅納米顆粒，與50～100mL培養(yǎng)細(xì)胞混合，共同培育7～10h后，通過激光掃描共聚焦顯微鏡和流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞內(nèi)熒光信號和熒光強度，經(jīng)檢測，培養(yǎng)物中熒光氧化硅納米顆粒粒徑大小為20～25nm，分布均勻，形態(tài)規(guī)則，表面光滑圓潤，發(fā)光強度強且性能溫度，可在培養(yǎng)細(xì)胞中檢測到較強的熒光信號，可廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。

本發(fā)明的有益效果是：

（1）本發(fā)明操作安全，原料易得，通過從番茄中提取番茄紅素與異硫氰酸熒光素氣化，綠色環(huán)保的同時，增強了熒光氧化硅納米顆粒熒光性；

（2）本發(fā)明制得的熒光氧化硅納米顆粒大小分布均勻，有20～25nm極窄的熒光光譜半峰寬，發(fā)光度強，穩(wěn)定性高，可以作為熒光標(biāo)記物廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。

具體實施方式

首先稱取10～20g石英砂進(jìn)行粉粹，過100～200目篩，收集石英砂粉末，倒入盛有300～400mL去離子水的燒杯中，用180～200W超聲波超聲振蕩10～20min，

其中在超聲振蕩過程中加入10～20mL質(zhì)量濃度為0.5mol/L鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)20～30min，隨后將反應(yīng)液過濾，去液留渣，用去離子水反復(fù)洗滌3～5次，得二氧化硅；然后將上述得到的二氧化硅加入到裝有100～200mL質(zhì)量濃度為 0.5mol/LNaOH溶液的燒杯中，攪拌反應(yīng)1～2h，得硅酸鈉溶液，隨后向得到的硅酸鈉溶液中加入100～200mL質(zhì)量濃度為1mol/L鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)1～2h，過濾，將濾渣用去離子水洗滌3～5次后，至于700～800℃馬弗爐中煅燒4～6h，自然冷卻至室溫，得納米二氧化硅；接下來將上述得到的納米二氧化硅置于盛有100～200mL質(zhì)量濃度為30%氫氟酸的聚四氟乙烯三口燒瓶中，反應(yīng)2～3h，用塑料管深入250mL聚四氟乙烯二口燒瓶底部收集產(chǎn)生的氟化硅氣體，集滿后，向裝有氟化硅氣體的燒瓶中加入30～40g氫化鋁鈉，搖晃反應(yīng)2～3h，得到硅烷氣體與氫化鋁鈉混合物，將硅烷氣體與氫化鋁鈉混合物置于旋風(fēng)分離器中進(jìn)行分離，得到純凈的硅烷氣體；最后分別稱取1～2g番茄紅素、1～2g異硫氰酸熒光素加入到高溫反應(yīng)釜中，在600～800℃氣化3～4h，得到番茄紅素和異硫氰酸熒光素氣體混合物，隨后以2～3L/min速率從反應(yīng)釜底部通入上述硅烷氣體，待通入結(jié)束，向其中加入20～30mL質(zhì)量濃度為30%雙氧水，置于6000～7000 Gs強磁電場中，反應(yīng)5～6h，即可得到熒光氧化硅納米顆粒。其中紅番茄素制備時先將100～200g番茄粉粹，將粉粹后的番茄加入到盛有300～400mL質(zhì)量濃度為70%乙醇的燒杯中，加熱至沸騰，然后過濾，將濾渣用質(zhì)量濃度為75%乙醇洗滌3～5次，待洗滌結(jié)束，將洗滌液與濾液合并，靜置10～20min，析出番茄紅素晶體；然后將帶有番茄紅素晶體的燒杯置于95～105℃烘箱中干燥1～2h，自然冷卻至室溫，得到番茄紅素。

實例1

首先稱取10g石英砂進(jìn)行粉粹，過100目篩，收集石英砂粉末，倒入盛有300mL去離子水的燒杯中，用180W超聲波超聲振蕩10min，其中在超聲振蕩過程中加入10mL質(zhì)量濃度為0.5mol/L鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)20min，隨后將反應(yīng)液過濾，去液留渣，用去離子水反復(fù)洗滌3次，得二氧化硅；然后將上述得到的二氧化硅加入到裝有100mL質(zhì)量濃度為 0.5mol/LNaOH溶液的燒杯中，攪拌反應(yīng)1h，得硅酸鈉溶液，隨后向得到的硅酸鈉溶液中加入100mL質(zhì)量濃度為1mol/L鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)1h，過濾，將濾渣用去離子水洗滌3次后，至于700℃馬弗爐中煅燒4h，自然冷卻至室溫，得納米二氧化硅；接下來將上述得到的納米二氧化硅置于盛有100mL質(zhì)量濃度為30%氫氟酸的聚四氟乙烯三口燒瓶中，反應(yīng)2h，用塑料管深入250mL聚四氟乙烯二口燒瓶底部收集產(chǎn)生的氟化硅氣體，集滿后，向裝有氟化硅氣體的燒瓶中加入30g氫化鋁鈉，搖晃反應(yīng)2h，得到硅烷氣體與氫化鋁鈉混合物，將硅烷氣體與氫化鋁鈉混合物置于旋風(fēng)分離器中進(jìn)行分離，得到純凈的硅烷氣體；最后分別稱取1g番茄紅素、1g異硫氰酸熒光素加入到高溫反應(yīng)釜中，在600℃氣化3h，得到番茄紅素和異硫氰酸熒光素氣體混合物，隨后以2L/min速率從反應(yīng)釜底部通入上述硅烷氣體，待通入結(jié)束，向其中加入20mL質(zhì)量濃度為30%雙氧水，置于6000 Gs強磁電場中，反應(yīng)5h，即可得到熒光氧化硅納米顆粒。其中紅番茄素制備時先將100g番茄粉粹，將粉粹后的番茄加入到盛有300mL質(zhì)量濃度為70%乙醇的燒杯中，加熱至沸騰，然后過濾，將濾渣用質(zhì)量濃度為75%乙醇洗滌3次，待洗滌結(jié)束，將洗滌液與濾液合并，靜置10min，析出番茄紅素晶體；然后將帶有番茄紅素晶體的燒杯置于95℃烘箱中干燥1h，自然冷卻至室溫，得到番茄紅素。

本實例操作簡單易行，取5g將本發(fā)明制得的熒光氧化硅納米顆粒，與50mL培養(yǎng)細(xì)胞混合，共同培育7h后，通過激光掃描共聚焦顯微鏡和流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞內(nèi)熒光信號和熒光強度，經(jīng)檢測，培養(yǎng)物中熒光氧化硅納米顆粒粒徑大小為20nm，分布均勻，形態(tài)規(guī)則，表面光滑圓潤，發(fā)光強度強且性能溫度，可在培養(yǎng)細(xì)胞中檢測到較強的熒光信號，可廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。

實例2

首先稱取15g石英砂進(jìn)行粉粹，過150目篩，收集石英砂粉末，倒入盛有350mL去離子水的燒杯中，用190W超聲波超聲振蕩15min，其中在超聲振蕩過程中加入15mL質(zhì)量濃度為0.5mol/L鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)25min，隨后將反應(yīng)液過濾，去液留渣，用去離子水反復(fù)洗滌4次，得二氧化硅；然后將上述得到的二氧化硅加入到裝有150mL質(zhì)量濃度為 0.5mol/LNaOH溶液的燒杯中，攪拌反應(yīng)1.5h，得硅酸鈉溶液，隨后向得到的硅酸鈉溶液中加入150mL質(zhì)量濃度為1mol/L鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)1.5h，過濾，將濾渣用去離子水洗滌4次后，至于750℃馬弗爐中煅燒5h，自然冷卻至室溫，得納米二氧化硅；接下來將上述得到的納米二氧化硅置于盛有150mL質(zhì)量濃度為30%氫氟酸的聚四氟乙烯三口燒瓶中，反應(yīng)2.5h，用塑料管深入250mL聚四氟乙烯二口燒瓶底部收集產(chǎn)生的氟化硅氣體，集滿后，向裝有氟化硅氣體的燒瓶中加入35g氫化鋁鈉，搖晃反應(yīng)2.5h，得到硅烷氣體與氫化鋁鈉混合物，將硅烷氣體與氫化鋁鈉混合物置于旋風(fēng)分離器中進(jìn)行分離，得到純凈的硅烷氣體；最后分別稱取1.5g番茄紅素、1.5g異硫氰酸熒光素加入到高溫反應(yīng)釜中，在700℃氣化3.5h，得到番茄紅素和異硫氰酸熒光素氣體混合物，隨后以2.5L/min速率從反應(yīng)釜底部通入上述硅烷氣體，待通入結(jié)束，向其中加入25mL質(zhì)量濃度為30%雙氧水，置于6500 Gs強磁電場中，反應(yīng)5.5h，即可得到熒光氧化硅納米顆粒。其中紅番茄素制備時先將150g番茄粉粹，將粉粹后的番茄加入到盛有350mL質(zhì)量濃度為70%乙醇的燒杯中，加熱至沸騰，然后過濾，將濾渣用質(zhì)量濃度為75%乙醇洗滌4次，待洗滌結(jié)束，將洗滌液與濾液合并，靜置15min，析出番茄紅素晶體；然后將帶有番茄紅素晶體的燒杯置于100℃烘箱中干燥1.5h，自然冷卻至室溫，得到番茄紅素。

本實例操作簡單易行，取6g將本發(fā)明制得的熒光氧化硅納米顆粒，與80mL培養(yǎng)細(xì)胞混合，共同培育8h后，通過激光掃描共聚焦顯微鏡和流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞內(nèi)熒光信號和熒光強度，經(jīng)檢測，培養(yǎng)物中熒光氧化硅納米顆粒粒徑大小為23nm，分布均勻，形態(tài)規(guī)則，表面光滑圓潤，發(fā)光強度強且性能溫度，可在培養(yǎng)細(xì)胞中檢測到較強的熒光信號，可廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。

實例3

首先稱取20g石英砂進(jìn)行粉粹，過200目篩，收集石英砂粉末，倒入盛有400mL去離子水的燒杯中，用200W超聲波超聲振蕩20min，其中在超聲振蕩過程中加入20mL質(zhì)量濃度為0.5mol/L鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)30min，隨后將反應(yīng)液過濾，去液留渣，用去離子水反復(fù)洗滌5次，得二氧化硅；然后將上述得到的二氧化硅加入到裝有200mL質(zhì)量濃度為 0.5mol/LNaOH溶液的燒杯中，攪拌反應(yīng)2h，得硅酸鈉溶液，隨后向得到的硅酸鈉溶液中加入200mL質(zhì)量濃度為1mol/L鹽酸溶液，攪拌反應(yīng)2h，過濾，將濾渣用去離子水洗滌5次后，至于800℃馬弗爐中煅燒6h，自然冷卻至室溫，得納米二氧化硅；接下來將上述得到的納米二氧化硅置于盛有200mL質(zhì)量濃度為30%氫氟酸的聚四氟乙烯三口燒瓶中，反應(yīng)3h，用塑料管深入250mL聚四氟乙烯二口燒瓶底部收集產(chǎn)生的氟化硅氣體，集滿后，向裝有氟化硅氣體的燒瓶中加入40g氫化鋁鈉，搖晃反應(yīng)3h，得到硅烷氣體與氫化鋁鈉混合物，將硅烷氣體與氫化鋁鈉混合物置于旋風(fēng)分離器中進(jìn)行分離，得到純凈的硅烷氣體；最后分別稱取2g番茄紅素、2g異硫氰酸熒光素加入到高溫反應(yīng)釜中，在800℃氣化4h，得到番茄紅素和異硫氰酸熒光素氣體混合物，隨后以3L/min速率從反應(yīng)釜底部通入上述硅烷氣體，待通入結(jié)束，向其中加入30mL質(zhì)量濃度為30%雙氧水，置于7000 Gs強磁電場中，反應(yīng)6h，即可得到熒光氧化硅納米顆粒。其中紅番茄素制備時先將200g番茄粉粹，將粉粹后的番茄加入到盛有400mL質(zhì)量濃度為70%乙醇的燒杯中，加熱至沸騰，然后過濾，將濾渣用質(zhì)量濃度為75%乙醇洗滌5次，待洗滌結(jié)束，將洗滌液與濾液合并，靜置20min，析出番茄紅素晶體；然后將帶有番茄紅素晶體的燒杯置于105℃烘箱中干燥2h，自然冷卻至室溫，得到番茄紅素。

本實例操作簡單易行，取8g將本發(fā)明制得的熒光氧化硅納米顆粒，與100mL培養(yǎng)細(xì)胞混合，共同培育10h后，通過激光掃描共聚焦顯微鏡和流式細(xì)胞儀檢測細(xì)胞內(nèi)熒光信號和熒光強度，經(jīng)檢測，培養(yǎng)物中熒光氧化硅納米顆粒粒徑大小為25nm，分布均勻，形態(tài)規(guī)則，表面光滑圓潤，發(fā)光強度強且性能溫度，可在培養(yǎng)細(xì)胞中檢測到較強的熒光信號，可廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)相關(guān)領(lǐng)域。