一種水凝膠光子晶體微球及其制備與應用
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種水凝膠光子晶體微球及其制備與應用，其中該制備方法包括以下步驟：(1)二氧化硅乳液液滴的制備；(2)二氧化硅光子晶體微球的制備；(3)二氧化硅?水凝膠雜化光子晶體微球的制備：將丙烯酰胺、丙烯酸、甲叉雙丙烯酰胺和光引發(fā)劑透進二氧化硅光子晶體微球中，再用紫外光照射使丙烯酰胺和丙烯酸單體固化，即得到二氧化硅?水凝膠雜化光子晶體復合微球；(4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備。本發(fā)明制備得到的水凝膠光子晶體微球具有三維有序多孔結(jié)構(gòu)，多孔呈緊密的六方堆積的有序結(jié)構(gòu)，能夠解決現(xiàn)有水凝膠光子晶體薄膜具有角度依賴性及對小分子響應速度慢的技術問題。
【專利說明】
一種水凝膠光子晶體微球及其制備與應用
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于響應性光子晶體領域，更具體地，涉及一種水凝膠光子晶體微球及其制備與應用，該水凝膠光子晶體微球為反蛋白石結(jié)構(gòu)，且兼具PH值和葡萄糖快速響應。
【背景技術】
[0002]光子晶體是由具有不同折射率的材料在空間交替構(gòu)成的一種周期性微結(jié)構(gòu)，其最根本的特征是具有光子禁帶，即落在禁帶中的光被禁止傳播。由于其獨特的光學性質(zhì)，光子晶體被廣泛地用于多種光學器件如濾波器、傳感器、顯示器等的制備;此外在臨床診斷、基因分析、藥物篩選等領域也發(fā)揮著重要的作用。
[0003]具有pH值和葡萄糖快速響應的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球是一類具有納米大孔三維有序排列結(jié)構(gòu)的響應性聚合物光學材料。通過溶液PH值和葡萄糖濃度的改變，響應性材料發(fā)生體積變化，從而改變光子晶體的晶格常數(shù)，使布拉格衍射峰位置發(fā)生變化。裸眼可以直觀地觀察到發(fā)生的顏色變化，從而可以持續(xù)、方便地檢測溶液的PH值或葡萄糖濃度。
[0004]傳統(tǒng)的水凝膠光子晶體，雖然其制備過程相對簡單，但是水凝膠光子晶體對小分子的響應時間長達幾十分鐘到數(shù)小時;例如，非球形的水凝膠光子晶體薄膜雖然工藝簡單，可以快速地制備，但是光子晶體薄膜具有角度依賴性，在不同角度觀察時薄膜具有不同的顏色，這降低了這種水凝膠光子晶體在檢測中的準確性和適用性。同時，傳統(tǒng)的基于二氧化硅和聚苯乙烯納米粒子的光子晶體微球在外界條件(如溫度、溶劑和機械力等)作用下沒有響應性，難以制備出可以裸眼觀察到顏色變化的光子晶體微球。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術的以上缺陷或改進需求，本發(fā)明的目的在于一種水凝膠光子晶體微球及其制備與應用，其中通過對制備方法中關鍵的工藝流程設置、各反應步驟的參數(shù)(如原料及其配比)等進行改進，與現(xiàn)有技術相比能夠有效解決光子晶體響應時間長的問題，并且制備得到的水凝膠光子晶體微球具有三維有序多孔結(jié)構(gòu)，多孔呈緊密的六方堆積的有序結(jié)構(gòu)，能夠解決現(xiàn)有水凝膠光子晶體薄膜具有角度依賴性及對小分子響應速度慢的技術問題;此外，該水凝膠光子晶體微球?qū)θ芤篜H值和/或葡萄糖的含量具有良好的響應，可適用于裸眼快速的對溶液PH值和/或葡萄糖的含量進行檢測。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個方面，提供了一種水凝膠光子晶體微球的制備方法，其特征在于，包括以下步驟:
[0007](I) 二氧化硅乳液液滴的制備:
[0008]將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液;接著，采用微流控技術將所述懸浮液作為分散相，在連續(xù)相二甲基娃油的剪切力作用下，使所述分散相形成分散的二氧化娃乳液液滴；
[0009](2) 二氧化硅光子晶體微球的制備:
[0010]將所述步驟(I)中得到的所述二氧化硅乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后在50°C?80°C下處理24h?96h使所述二氧化硅乳液液滴中的水分揮發(fā)完全;然后，用正己烷清洗該二氧化硅乳液液滴除去二甲基硅油，接著再將所述二氧化硅乳液液滴在600°C?1000°C下煅燒2h?8h，即得到二氧化娃光子晶體微球；
[0011 ] (3) 二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備:
[0012]將所述步驟(2)中得到的所述二氧化硅光子晶體微球在王水中浸泡Ih?1h;然后用去離子水清洗，除去該二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì);然后，將丙烯酰胺、丙烯酸、甲叉雙丙烯酰胺和光引發(fā)劑作為分散質(zhì)分散在水中形成第一分散系，接著，將該第一分散系滲透進所述二氧化硅光子晶體微球中，再用紫外光照射使所述丙烯酰胺和所述丙烯酸單體固化，即得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球；
[0013](4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備:
[0014]將所述步驟(3)中得到的所述二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球浸泡在氫氟酸溶液中，除去該復合微球中的二氧化硅納米粒子;然后用去離子水清洗，即得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球。
[0015]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，該制備方法還包括步驟:
[0016](5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾:
[0017]將所述步驟(4)中得到的所述反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺基苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽作為分散質(zhì)的第二分散系中，然后用去離子水清洗，即得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球。
[0018]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述步驟(I)中，所述二氧化娃納米粒子的粒徑為50nm?500nm，所述懸浮液中所述二氧化娃納米粒子的質(zhì)量百分濃度為5%?20% ;優(yōu)選的，所述二氧化娃納米粒子的粒徑為200nm?250nm，所述懸浮液中所述二氧化娃納米粒子的質(zhì)量百分濃度為10 %?15 % ;優(yōu)選的，所述微流控技術使用的內(nèi)相毛細管內(nèi)徑為20μηι?200μηι，所述分散相的流速為50yL/h?500yL/h，連續(xù)相的流速為2000yL/h?6000yL/h。
[0019]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述步驟(2)得到的所述二氧化硅光子晶體微球的直徑為 I ΟΟμπι?I OOOym。
[0020]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述步驟(3)中的所述第一分散系中，所述丙烯酰胺的質(zhì)量百分濃度為10%?20%，所述丙烯酸的質(zhì)量百分濃度為1%?2%，所述甲叉雙丙烯酰胺的質(zhì)量百分濃度為1%?2%，所述光引發(fā)劑的質(zhì)量百分濃度為0.1%?0.5%;
[0021]優(yōu)選的，所述步驟(4)中的所述氫氟酸溶液的質(zhì)量百分濃度為5%?10%。
[0022]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述步驟(5)中的所述第二分散系中，所述3-丙烯酰胺基苯硼酸的濃度為lOmmol/L?50mmol/L，所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為10mmol/L?50mmol/L。
[0023]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述步驟(I)中的所述二氧化娃納米粒子是將正娃酸四乙酯和氨水分散于乙醇中，接著在20°C?60°C攪拌6小時?12小時，然后離心提純得到的；優(yōu)選的，所述攪拌前乙醇溶液中所述正娃酸四乙酯的濃度為0.0Olmg/mL?0.05mg/mL，所述氨水的濃度為0.05g/mL?0.25g/mL；
[0024]優(yōu)選的，所述攪拌是在200rpm?400rpm的攪拌速率下進行攪拌處理的；所述離心是在2000rpm?1000rpm的轉(zhuǎn)速下進行離心處理。
[0025]按照本發(fā)明的另一方面，本發(fā)明提供了利用上述水凝膠光子晶體微球的制備方法制備得到的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球或含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其特征在于，所述光子晶體微球均為聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠，且均包括有序多孔;所述多孔均勻分布在所述聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠中，且呈六方堆積的有序結(jié)構(gòu)；
[0026]優(yōu)選的，所述反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球或所述含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的pH值響應光譜范圍為56 3nm至7 5 5nm，葡萄糖響應光譜范圍為623nm至756nm。
[0027]按照本發(fā)明的又一方面，本發(fā)明提供了利用上述水凝膠光子晶體微球的制備方法制備得到的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球或含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球在裸眼檢測的應用。
[0028]作為本發(fā)明的進一步優(yōu)選，所述檢測為溶液pH值檢測或溶液中葡萄糖含量的檢測。
[0029]通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術方案與現(xiàn)有技術相比，能夠取得下列有益效果:
[0030](I)本發(fā)明提供的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球包含三維有序多孔結(jié)構(gòu)，其三維有序多孔結(jié)構(gòu)通過模板法制備。首先通過二氧化硅納米粒子自組裝形成緊密堆積結(jié)構(gòu)的光子晶體微球;將單體滲透進微球縫隙中，之后通過紫外光照使單體聚合，得到雜化二氧化硅光子晶體微球;然后用氫氟酸將二氧化硅刻蝕掉，得到三維有序多孔結(jié)構(gòu);最后通過后修飾的方法在水凝膠上接上3-丙烯酰胺苯硼酸，從而得到兼具pH值和葡萄糖快速響應性能的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球。
[0031](2)本發(fā)明提供的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備方法，針對傳統(tǒng)攪拌、超聲等方法制備微球大小不均勻的難題，通過微流控技術制備出大量均勻的乳液液滴;在烘箱中將乳液液滴中的水分揮發(fā)干，得到大量尺寸均一的二氧化娃光子晶體微球。同時，本發(fā)明將二氧化硅光子晶體微球作為模板，制備出具有反蛋白石結(jié)構(gòu)的水凝膠光子晶體微球。微球在不同PH值或不同葡萄糖濃度下，呈現(xiàn)出裸眼可見的顏色變化，真正實現(xiàn)裸眼檢測，無需借助外部其他設備。
[0032](3)本發(fā)明提供的具有pH值和葡萄糖快速響應的水凝膠光子晶體微球具有完美的空間對稱球形，從任何角度觀察反射光顏色都不會發(fā)生改變;克服了傳統(tǒng)光子晶體薄膜的角度依賴性問題，提高了其在PH值或者小分子檢測中的精確度。
[0033](4)通過在水凝膠微球中引入三維有序多孔結(jié)構(gòu)，從而提高了離子或小分子從外界擴散進入水凝膠內(nèi)部的速率，進而提高了微球的響應速率。其對PH值的響應時間在幾秒鐘之內(nèi)，對葡萄糖等小分子的響應時間在三分鐘之內(nèi)，這使得反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球具有快速檢測的優(yōu)勢。
[0034](5)本發(fā)明提供的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的顏色單一，不含雜質(zhì)色，在PH值或葡萄糖刺激下有明顯的顏色變化，適宜于裸眼檢測。
[0035]通過本發(fā)明制備方法得到的水凝膠光子晶體對小分子的響應時間僅需幾十秒，相比傳統(tǒng)的水凝膠光子晶體，大大提高的響應速率;該反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球為微米級(優(yōu)選為10ym?ΙΟΟΟμπι)，主要由聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠構(gòu)成，并且還具有有序多孔結(jié)構(gòu)(每個孔的孔徑大小為50nm?500nm)，這些多孔結(jié)構(gòu)均勻分布于聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠中，呈緊密六方堆積，使得該水凝膠光子晶體微球能夠兼具PH值和葡萄糖快速響應，可應用于裸眼快速、無角度依賴性的對PH值和/或離子強度進行檢測，并在生物/化學傳感器、各類檢測器以及吸附指示劑中使用。
[0036]本發(fā)明制備方法操作簡單，可重復性強，便于大規(guī)模制備;得到的水凝膠光子晶體微球在空間上完美對稱，衍射的光無角度依賴性；同時微球具有的多孔結(jié)構(gòu)使小分子能夠快速滲透進水凝膠內(nèi)部，使其具有快速響應性，在PH值或葡萄糖的刺激下水凝膠微球有明顯的顏色變化，適用于裸眼快速檢測。
【附圖說明】
[0037]圖1是反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的微流控制備、乳液液滴揮發(fā)自組裝及二氧化硅模板刻蝕過程示例圖；
[0038]圖2A、圖2B和圖2C是反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球在不同pH值下的反射模式光學顯微鏡照片，其中圖2A為紅色光子晶體微球，圖2B為綠色光子晶體微球，圖2C為藍色光子晶體微球；
[0039]圖3是反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球在不同pH值水溶液中的反射光譜圖；
[0040]圖4A、圖4B和圖4C是反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球在不同濃度葡萄糖水溶液中的反射模式光學顯微鏡照片，其中圖4A為紅色光子晶體微球，圖4B為綠色光子晶體微球，圖4C為藍色光子晶體微球；
[0041]圖5是反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球在不同濃度葡萄糖水溶液的反射光譜圖。
【具體實施方式】
[0042]為了使本發(fā)明的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0043]本發(fā)明提供的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，包括納米孔和水凝膠;所述納米孔直徑在50至500nm之間，所述水凝膠為聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠，所述反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球平均粒徑在100至ΙΟΟΟμπι之間；所述納米孔在水凝膠微球中呈現(xiàn)三維有序緊密堆積結(jié)構(gòu)。
[0044]本發(fā)明提供的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球具有單一的顏色，在不同pH值或不同濃度的葡萄糖水溶液中，反射光波長位移大，呈現(xiàn)出裸眼可見的顏色變化，便于裸眼檢測。同時微球為多孔結(jié)構(gòu)，使微球響應速度快，無角度依賴性。
[0045]該光子晶體微球的制備方法，包括以下步驟:
[0046](I) 二氧化硅乳液液滴的制備:將正硅酸四乙酯、氨水均勻地分散于乙醇中，恒溫攪拌6小時;反應完后離心提純得到二氧化硅納米粒子，將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液；懸浮液中的二氧化娃納米粒子粒徑為50?500nm，優(yōu)選為200?300nm(尤其是200nm?250nm)，質(zhì)量濃度為5?20%，優(yōu)選為10?15% ;采用微流控技術，將前面所述的二氧化硅納米粒子懸浮液作為分散相，在連續(xù)相二甲基硅油的剪切力作用下，分散相形成單分散的乳液液滴。所述的內(nèi)水相的流速為50?500yL/h，連續(xù)相的流速為2000?6000yL/h;所述的微流控技術采用的內(nèi)相毛細管(即內(nèi)部毛細管)內(nèi)徑在20至200μπι之間。
[0047]所述二氧化硅納米粒子優(yōu)選按照如下方法制備:將正硅酸四乙酯和氨水均勻分散在乙醇中，使得所述溶液中正硅酸四乙酯濃度在0.001?0.05mg/mL之間，氨水濃度在0.05?0.25g/mL之間(對應該乙醇混合溶液內(nèi)溶質(zhì)NH3.H2O的濃度，氨水電離忽略不計)；在20?50 °C和200?400rpm攪拌速率下反應6?12小時，反應完全后，自然冷卻至室溫，2000?1000rpm轉(zhuǎn)速下離心提純3?10次得到二氧化硅納米粒子。
[0048](2) 二氧化硅光子晶體微球的制備:將步驟(I)中制得的單分散乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后置于50°C?80°C的烘箱中24h?96h使水分揮發(fā)完。之后用正己烷清洗除去二甲基硅油，最后置于馬弗爐中在600°C?1000°C下煅燒2h?Sh去除有機溶劑，SP得所需的二氧化硅光子晶體微球。
[0049](3) 二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備:將步驟(2)中制得的二氧化硅光子晶體微球浸泡在王水中Ih?1h;然后用去離子水清洗，除去二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì)。最后將丙烯酰胺、丙烯酸、甲叉雙丙烯酰胺和光引發(fā)劑滲透進二氧化硅光子晶體微球的粒子縫隙中，紫外光照射使單體固化得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球(丙烯酰胺和丙烯酸兩者均為單體，甲叉雙丙烯酰胺則作為交聯(lián)劑)，其中固化的水凝膠主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸;所述丙烯酰胺的質(zhì)量濃度為10?20%，所訴丙烯酸的質(zhì)量濃度為I?2%，所述甲叉雙丙烯酰胺的質(zhì)量濃度為I?2%，所述光引發(fā)劑的質(zhì)量百分濃度為0.1%?0.5%。
[0050](4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備:將步驟(3)中制得的二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球浸泡在氫氟酸中，刻蝕除去微球中的二氧化硅納米粒子;最后用去離子水清洗，從而得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸;所述氫氟酸的質(zhì)量濃度為5?10%。
[0051](5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾:將步驟(4)中制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽混合溶液中(溶劑為水)，用去離子水清洗得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠(即在水凝膠上接入苯硼酸官能團)。所述3-丙烯酰胺苯硼酸的濃度為10?50mmol/L，l-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為10?50mmol/L。
[0052]所述微球的pH響應光譜范圍為563至755nm，葡萄糖響應光譜范圍為623至756nm。
[0053]按照該方法能制備所述反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，適用于工業(yè)大規(guī)模制備。
[0054]本發(fā)明提供的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球應用于各種光子晶體的常用領域，如生物/化學傳感器、各類檢測器以及吸附指示劑中，在上述應用中，本發(fā)明的微球尤其適用于快速、無角度依賴性的裸眼檢測，尤其是溶液PH值或葡萄糖濃度裸眼檢測，微球呈綠色，隨著PH值的增大最終變?yōu)闊o色或者隨著葡萄糖濃度的增加最終變?yōu)闊o色，呈現(xiàn)出裸眼可見的顏色變化。
[0055]以下為具體實施例。
[0056]實施例1
[0057]本實施例中的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其制備方法包括如下步驟:
[0058](I) 二氧化硅乳液液滴的制備:將正硅酸四乙酯、氨水均勻分散于乙醇中，恒溫攪拌6小時;反應完后離心提純得到二氧化硅納米粒子，將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液;懸浮液中的二氧化硅納米粒子粒徑為245nm，質(zhì)量濃度為10 % ;采用微流控技術，將前面所述的二氧化硅納米粒子懸浮液作為分散相，在連續(xù)相二甲基硅油的剪切力作用下，分散相形成單分散的乳液液滴。所述的分散相的流速為300yL/h，連續(xù)相的流速為3000yL/h;所述的微流控技術采用的內(nèi)相毛細管內(nèi)徑為80μπι。
[0059]所述二氧化硅納米粒子優(yōu)選按照如下方法制備:將1.Sg正硅酸四乙酯和9mL氨水均勻分散在88mL乙醇中，在45°C和300rpm攪拌速率下反應12小時;反應完全后，自然冷卻至室溫，7000rpm轉(zhuǎn)速下離心提純5次得到二氧化硅納米粒子。
[0060](2) 二氧化硅光子晶體微球的制備:將步驟(I)中制得的單分散乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后置于70°C的烘箱中72h使水分揮發(fā)完。之后用正己烷清洗除去二甲基硅油，最后置于馬弗爐中煅燒3h，即得所需的二氧化硅光子晶體微球。
[0061](3) 二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備:將步驟(2)中制得的二氧化硅光子晶體微球浸泡在王水中6h;然后用去離子水清洗，除去二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì)。最后將2g丙烯酰胺、0.2g丙烯酸、0.2g甲叉雙丙烯酰胺和0.02g光引發(fā)劑2，2_ 二乙氧基苯乙酮配成1mL水溶液，將二氧化硅光子晶體微球浸入溶液中Ih，取出紫外光照射使單體固化，得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球，其中固化的水凝膠主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0062](4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備:將步驟(3)中制得的二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球浸泡在10%氫氟酸中，刻蝕除去微球中的二氧化硅納米粒子;最后用去離子水清洗，從而得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0063](5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾:將步驟(4)中制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽混合溶液中，用去離子水清洗得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠。所述3-丙烯酰胺苯硼酸的濃度為25mmol/L，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為25mmol/L。
[0064]實施例2
[0065]本實施例中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其制備方法包括如下步驟:
[0066](I) 二氧化硅乳液液滴的制備:將正硅酸四乙酯、氨水均勻地分散于乙醇中，恒溫攪拌6小時;反應完后離心提純得到二氧化硅納米粒子，將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液;懸浮液中的二氧化娃納米粒子粒徑為245nm，質(zhì)量濃度為10% ；采用微流控技術，將前面所述的二氧化硅納米粒子懸浮液作為分散相，在連續(xù)相二甲基硅油的剪切力作用下，分散相形成單分散的乳液液滴。所述的分散相的流速為300yL/h，連續(xù)相的流速為3000μL/h;所述的微流控技術采用的內(nèi)相毛細管內(nèi)徑為80μπι。
[0067]所述二氧化硅納米粒子優(yōu)選按照如下方法制備:將1.Sg正硅酸四乙酯和9mL氨水均勻分散在88mL乙醇中，在45°C和300rpm攪拌速率下反應12小時;反應完全后，自然冷卻至室溫，7000rpm轉(zhuǎn)速下離心提純5次得到二氧化硅納米粒子。
[0068](2) 二氧化硅光子晶體微球的制備:將步驟(I)中制得的單分散乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后置于70°C的烘箱中72h使水分揮發(fā)完。之后用正己烷清洗除去二甲基硅油，最后置于馬弗爐中煅燒3h，即得所需的二氧化硅光子晶體微球。
[0069](3) 二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備:將步驟(2)中制得的二氧化硅光子晶體微球浸泡在王水中6h;然后用去離子水清洗，除去二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì)。最后將2g丙烯酰胺、0.2g丙烯酸、0.1g甲叉雙丙烯酰胺和0.02g光引發(fā)劑2，2_ 二乙氧基苯乙酮配成1mL水溶液，將二氧化硅光子晶體微球浸入溶液中Ih，取出紫外光照射使單體固化，得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球，其中固化的水凝膠主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0070](4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備:將步驟(3)中制得的二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球浸泡在10%氫氟酸中，刻蝕除去微球中的二氧化硅納米粒子;最后用去離子水清洗，從而得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0071](5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾:將步驟(4)中制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽混合溶液中，用去離子水清洗得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠。所述3-丙烯酰胺苯硼酸的濃度為25mmol/L，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為25mmol/L。
[0072]實施例3
[0073]本實施例中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其制備方法包括如下步驟:
[0074](I) 二氧化硅乳液液滴的制備:將正硅酸四乙酯、氨水均勻地分散于乙醇中，恒溫攪拌6小時;反應完后離心提純得到二氧化硅納米粒子，將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液;懸浮液中的二氧化娃納米粒子粒徑為245nm，質(zhì)量濃度為10% ；采用微流控技術，將前面所述的二氧化硅納米粒子懸浮液為分散相，在連續(xù)相二甲基硅油的剪切力作用下，分散相形成單分散的乳液液滴。所述的分散相的流速為300yL/h，連續(xù)相的流速為3000yL/h;所述的微流控技術采用的內(nèi)相毛細管內(nèi)徑為80μπι。
[0075]所述二氧化硅納米粒子優(yōu)選按照如下方法制備:將1.Sg正硅酸四乙酯和9mL氨水均勻分散在88mL乙醇中，在45°C和300rpm攪拌速率下反應12小時;反應完全后，自然冷卻至室溫，7000rpm轉(zhuǎn)速下離心提純5次得到二氧化硅納米粒子。
[0076](2) 二氧化硅光子晶體微球的制備:將步驟(I)中制得的單分散乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后置于70°C的烘箱中72h使水分揮發(fā)完。之后用正己烷清洗除去二甲基硅油，最后置于馬弗爐中煅燒3h，即得所需的二氧化硅光子晶體微球。
[0077](3) 二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備:將步驟(2)中制得的二氧化硅光子晶體微球浸泡在王水中6h;然后用去離子水清洗，除去二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì)。最后將Ig丙烯酰胺、0.1g丙烯酸、0.05g甲叉雙丙烯酰胺和0.02g光引發(fā)劑2，2_二乙氧基苯乙酮配成1mL水溶液，將二氧化硅光子晶體微球浸入溶液中Ih，取出紫外光照射使單體固化，得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球，其中固化的水凝膠主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0078](4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備:將步驟(3)中制得的二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球浸泡在10%氫氟酸中，刻蝕除去微球中的二氧化硅納米粒子;最后用去離子水清洗，從而得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0079](5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾:將步驟(4)中制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽混合溶液中，用去離子水清洗得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠。所述3-丙烯酰胺苯硼酸的濃度為25mmol/L，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為25mmol/L。
[0080]實施例4
[0081 ]本實施例中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其制備方法包括如下步驟:
[0082](I) 二氧化硅乳液液滴的制備:將正硅酸四乙酯、氨水均勻地分散于乙醇中，恒溫攪拌6小時;反應完后離心提純得到二氧化硅納米粒子，將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液;懸浮液中的二氧化娃納米粒子粒徑為245nm，質(zhì)量濃度為10% ；采用微流控技術，將前面所述的二氧化硅納米粒子懸浮液作為分散相，在連續(xù)相二甲基硅油的剪切力作用下，分散相形成單分散的乳液液滴。所述的分散相的流速為300yL/h，連續(xù)相的流速為3000μL/h;所述的微流控技術采用的內(nèi)相毛細管內(nèi)徑為80μπι。
[0083]所述二氧化硅納米粒子優(yōu)選按照如下方法制備:將1.Sg正硅酸四乙酯和9mL氨水均勻分散在88mL乙醇中，在45°C和300rpm攪拌速率下反應12小時;反應完全后，自然冷卻至室溫，7000rpm轉(zhuǎn)速下離心提純5次得到二氧化硅納米粒子。
[0084](2) 二氧化硅光子晶體微球的制備:將步驟(I)中制得的單分散乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后置于70°C的烘箱中72h使水分揮發(fā)完。之后用正己烷清洗除去二甲基硅油，最后置于馬弗爐中煅燒3h，即得所需的二氧化硅光子晶體微球。
[0085](3) 二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備:將步驟(2)中制得的二氧化硅光子晶體微球浸泡在王水中6h;然后用去離子水清洗，除去二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì)。最后將Ig丙烯酰胺、0.1g丙烯酸、0.1g甲叉雙丙烯酰胺和0.02g光引發(fā)劑2，2_二乙氧基苯乙酮配成1mL水溶液，將二氧化硅光子晶體微球浸入溶液中Ih，取出紫外光照射使單體固化，得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球，其中固化的水凝膠主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0086](4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備:將步驟(3)中制得的二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球浸泡在10%氫氟酸中，刻蝕除去微球中的二氧化硅納米粒子;最后用去離子水清洗，從而得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0087](5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾:將步驟(4)中制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽混合溶液中，用去離子水清洗得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠。所述3-丙烯酰胺苯硼酸的濃度為25mmol/L，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為25mmol/L。
[0088]實施例5
[0089]本實施例中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其制備方法包括如下步驟:
[0090](I) 二氧化硅乳液液滴的制備:將正硅酸四乙酯、氨水均勻地分散于乙醇中，恒溫攪拌6小時;反應完后離心提純得到二氧化硅納米粒子，將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液;懸浮液中的二氧化娃納米粒子粒徑為300nm，質(zhì)量濃度為10% ；采用微流控技術，將前面所述的二氧化硅納米粒子懸浮液為分散相，在連續(xù)相二甲基硅油的剪切力作用下，分散相形成單分散的乳液液滴。所述的分散相的流速為300yL/h，連續(xù)相的流速為3000yL/h;所述的微流控技術采用的內(nèi)相毛細管內(nèi)徑為80μπι。
[0091 ] 所述二氧化硅納米粒子優(yōu)選按照如下方法制備:將1.Sg正硅酸四乙酯和9mL氨水均勻分散在88mL乙醇中，在30°C和300rpm攪拌速率下反應12小時;反應完全后，自然冷卻至室溫，7000rpm轉(zhuǎn)速下離心提純5次得到二氧化硅納米粒子。
[0092](2) 二氧化硅光子晶體微球的制備:將步驟(I)中制得的單分散乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后置于70°C的烘箱中72h使水分揮發(fā)完。之后用正己烷清洗除去二甲基硅油，最后置于馬弗爐中煅燒3h，即得所需的二氧化硅光子晶體微球。
[0093](3) 二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備:將步驟(2)中制得的二氧化硅光子晶體微球浸泡在王水中6h;然后用去離子水清洗，除去二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì)。最后將2g丙烯酰胺、0.2g丙烯酸、0.2g甲叉雙丙烯酰胺和0.02g光引發(fā)劑2，2_ 二乙氧基苯乙酮配成1mL水溶液，將二氧化硅光子晶體微球浸入溶液中Ih，取出紫外光照射使單體固化，得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球，其中固化的水凝膠主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0094](4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備:將步驟(3)中制得的二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球浸泡在10%氫氟酸中，刻蝕除去微球中的二氧化硅納米粒子;最后用去離子水清洗，從而得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0095](5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾:將步驟(4)中制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽混合溶液中，用去離子水清洗得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠。所述3-丙烯酰胺苯硼酸的濃度為25mmol/L，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為25mmol/L。
[0096]實施例6
[0097]本實施例中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其制備方法包括如下步驟:
[0098](I) 二氧化硅乳液液滴的制備:將正硅酸四乙酯、氨水均勻地分散于乙醇中，恒溫攪拌6小時;反應完后離心提純得到二氧化硅納米粒子，將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液;懸浮液中的二氧化娃納米粒子粒徑為300nm，質(zhì)量濃度為10% ；采用微流控技術，將前面所述的二氧化硅納米粒子懸浮液為分散相，在連續(xù)相二甲基硅油的剪切力作用下，分散相形成單分散的乳液液滴。所述的分散相的流速為300yL/h，連續(xù)相的流速為3000yL/h;所述的微流控技術采用的內(nèi)相毛細管內(nèi)徑為80μπι。
[0099]所述二氧化硅納米粒子優(yōu)選按照如下方法制備:將1.Sg正硅酸四乙酯和9mL氨水均勻分散在88mL乙醇中，在30°C和300rpm攪拌速率下反應12小時;反應完全后，自然冷卻至室溫，7000rpm轉(zhuǎn)速下離心提純5次得到二氧化硅納米粒子。
[0100](2) 二氧化硅光子晶體微球的制備:將步驟(I)中制得的單分散乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后置于70°C的烘箱中72h使水分揮發(fā)完。之后用正己烷清洗除去二甲基硅油，最后置于馬弗爐中煅燒3h，即得所需的二氧化硅光子晶體微球。
[0101](3) 二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備:將步驟(2)中制得的二氧化硅光子晶體微球浸泡在王水中6h;然后用去離子水清洗，使得二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì)被除去。最后將2g丙烯酰胺、0.2g丙烯酸、0.1g甲叉雙丙烯酰胺和0.02g光引發(fā)劑2，2-二乙氧基苯乙酮配成1mL水溶液，將二氧化硅光子晶體微球浸入溶液中Ih，取出紫外光照射使單體固化，得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球，其中固化的水凝膠主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0102](4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備:將步驟(3)中制得的二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球浸泡在10%氫氟酸中，刻蝕除去微球中的二氧化硅納米粒子;最后用去離子水清洗，從而得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0103](5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾:將步驟(4)中制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽混合溶液中，用去離子水清洗得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠。所述3-丙烯酰胺苯硼酸的濃度為25mmol/L，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為25mmol/L。
[0104]實施例7
[0105]本實施例中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其制備方法包括如下步驟:
[0106](I) 二氧化硅乳液液滴的制備:將正硅酸四乙酯、氨水均勻地分散于乙醇中，恒溫攪拌6小時，反應完后離心提純得到二氧化硅納米粒子，將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液;懸浮液中的二氧化娃納米粒子粒徑為285nm，質(zhì)量濃度為10% ；采用微流控技術，將前面所述的二氧化硅納米粒子懸浮液為分散相，在連續(xù)相二甲基硅油的剪切力作用下，分散相形成單分散的乳液液滴。所述的分散相的流速為300yL/h，連續(xù)相的流速為3000yL/h;所述的微流控技術采用的內(nèi)相毛細管內(nèi)徑為80μπι。
[0107]所述二氧化硅納米粒子優(yōu)選按照如下方法制備:將1.Sg正硅酸四乙酯和9mL氨水均勻分散在88mL乙醇中，在35°C和300rpm攪拌速率下反應12小時;反應完全后，自然冷卻至室溫，7000rpm轉(zhuǎn)速下離心提純5次得到二氧化硅納米粒子。
[0108](2) 二氧化硅光子晶體微球的制備:將步驟(I)中制得的單分散乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后置于70°C的烘箱中72h使水分揮發(fā)完。之后用正己烷清洗除去二甲基硅油，最后置于馬弗爐中煅燒3h，即得所需的二氧化硅光子晶體微球。
[0109](3) 二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備:將步驟(2)中制得的二氧化硅光子晶體微球浸泡在王水中6h;然后用去離子水清洗，除去二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì)。最后將2g丙烯酰胺、0.2g丙烯酸、0.1g甲叉雙丙烯酰胺和0.02g光引發(fā)劑2，2_ 二乙氧基苯乙酮配成1mL水溶液，將二氧化硅光子晶體微球浸入溶液中Ih，取出紫外光照射使單體固化，得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球，其中固化的水凝膠主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0110](4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備:將步驟(3)中制得的二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球浸泡在10%氫氟酸中，刻蝕除去微球中的二氧化硅納米粒子;最后用去離子水清洗，從而得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0111](5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾:將步驟(4)中制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽混合溶液中，用去離子水清洗得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠。所述3-丙烯酰胺苯硼酸的濃度為25mmol/L，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為25mmol/L。
[0112]實施例8
[0113]本實施例中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其制備方法包括如下步驟:
[0114](I) 二氧化硅乳液液滴的制備:將正硅酸四乙酯、氨水均勻地分散于乙醇中，恒溫攪拌6小時，反應完后離心提純得到二氧化硅納米粒子，將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液;懸浮液中的二氧化硅納米粒子粒徑為268nm，質(zhì)量濃度為10% ；采用微流控技術，將前面所述的二氧化硅納米粒子懸浮液為分散相，在連續(xù)相二甲基硅油的剪切力作用下，分散相形成單分散的乳液液滴。所述的分散相的流速為300yL/h，連續(xù)相的流速為3000yL/h;所述的微流控技術采用的內(nèi)相毛細管內(nèi)徑為80μπι。
[0115]所述二氧化硅納米粒子優(yōu)選按照如下方法制備:將1.Sg正硅酸四乙酯和9mL氨水均勻分散在88mL乙醇中，在40°C和300rpm攪拌速率下反應12小時;反應完全后，自然冷卻至室溫，7000rpm轉(zhuǎn)速下離心提純5次得到二氧化硅納米粒子。
[0116](2) 二氧化硅光子晶體微球的制備:將步驟(I)中制得的單分散乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后置于70°C的烘箱中72h使水分揮發(fā)完。之后用正己烷清洗除去二甲基硅油，最后置于馬弗爐中煅燒3h，即得所需的二氧化硅光子晶體微球。
[0117](3) 二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備:將步驟(2)中制得的二氧化硅光子晶體微球浸泡在王水中6h;然后用去離子水清洗，使得二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì)被除去。最后將2g丙烯酰胺、0.2g丙烯酸、0.1g甲叉雙丙烯酰胺和0.02g光引發(fā)劑2，2-二乙氧基苯乙酮配成1mL水溶液，將二氧化硅光子晶體微球浸入溶液中Ih，取出紫外光照射使單體固化，得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球，其中固化的水凝膠主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0118](4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備:將步驟(3)中制得的二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球浸泡在10%氫氟酸中，刻蝕除去微球中的二氧化硅納米粒子;最后用去離子水清洗，從而得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其中反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的主要成分為聚丙烯酰胺-丙烯酸。
[0119](5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾:將步驟(4)中制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽混合溶液中，用去離子水清洗得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠。所述3-丙烯酰胺苯硼酸的濃度為25mmol/L，1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為25mmol/L。
[0120]實施例9
[0121]本實施例是對上述實施例1制備得到的水凝膠光子微球進行試驗。首先配制pH值為I和7的水溶液;將實施例1中制備得到的水凝膠微球置于pH值等于7的水溶液中，觀察到水凝膠微球為紅色；另外，用光纖光譜儀檢測微球的反射光譜，此時最大反射光譜峰在623nm處。接著，將水凝膠微球轉(zhuǎn)移到pH值等于I的水溶液中，肉眼觀察水凝膠微球的顏色變化，水凝膠微球在10秒內(nèi)由紅色轉(zhuǎn)變成綠色，并且用光纖光譜儀檢測微球的反射光譜，此時最大反射光譜峰在556nm處，隨著時間的增加，顏色和光譜不再發(fā)生變化。相反地，將實施例1中制備的水凝膠微球置于PH值等于I的水溶液中，觀察到水凝膠微球為綠色；另外，用光纖光譜儀檢測微球的反射光譜，此時最大反射光譜峰在556nm處。接著，將水凝膠微球轉(zhuǎn)移到pH值等于7的水溶液中，肉眼觀察水凝膠微球的顏色變化，水凝膠微球在10秒內(nèi)由綠色轉(zhuǎn)變成紅色，并且用光纖光譜儀檢測微球的反射光譜，此時最大反射光譜峰在623nm處，隨著時間的增加，顏色和光譜不再發(fā)生變化。
[0122]上述實施例所制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，包括納米孔和聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠，所述納米孔均勻分散于聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠中，呈現(xiàn)三維有序緊密堆積結(jié)構(gòu)。
[0123]以實施例1為例，制得的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，納米孔和聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠，所述納米孔均勻分散于聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠中，呈現(xiàn)三維有序緊密堆積結(jié)構(gòu)。所述反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的PH響應，即當溶液pH值從1.00增大至IJ10.00時，相應的反射光譜峰從563nm移動到755nm(如圖3所示)；反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的葡萄糖響應，當溶液中葡萄糖的濃度從Ommo 1/L增加到20mmo 1/L時，相應的反射光譜峰從623nm移動到756nm(如圖5所示)。
[0124]本發(fā)明中的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，呈現(xiàn)綠色，隨著pH值的增大而迅速變?yōu)闊o色或者隨著葡萄糖濃度的增加而迅速變?yōu)闊o色，呈現(xiàn)出裸眼可見的顏色變化，同時從各個角度觀察顏色均是一致的，便于裸眼檢測。
[0125]本發(fā)明中的光引發(fā)劑為DEAP(二苯基乙二酮)，當然也可以采用其他種類的光引發(fā)劑，光引發(fā)劑的使用量(如在二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備步驟中，由丙烯酰胺、丙烯酸、甲叉雙丙烯酰胺和光引發(fā)劑作為分散質(zhì)分散在水中形成的第一分散系中光引發(fā)劑的質(zhì)量百分濃度)保持不變。
[0126]本領域的技術人員容易理解，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種水凝膠光子晶體微球的制備方法，其特征在于，包括以下步驟: (1)二氧化硅乳液液滴的制備: 將二氧化硅納米粒子分散在水中得到懸浮液;接著，采用微流控技術將所述懸浮液作為分散相，在連續(xù)相二甲基硅油的剪切力作用下，使所述分散相形成分散的二氧化硅乳液液滴； (2)二氧化硅光子晶體微球的制備: 將所述步驟(I)中得到的所述二氧化硅乳液液滴收集在聚四氟乙烯培養(yǎng)皿中，然后在50 0C?80°C下處理24h?96h使所述二氧化硅乳液液滴中的水分揮發(fā)完全;然后，用正己烷清洗該二氧化硅乳液液滴除去二甲基硅油，接著再將所述二氧化硅乳液液滴在600°C?100tC下煅燒2h?Sh，即得到二氧化硅光子晶體微球； (3)二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體微球的制備: 將所述步驟(2)中得到的所述二氧化硅光子晶體微球在王水中浸泡Ih?1h;然后用去離子水清洗，除去該二氧化硅光子晶體微球表面的雜質(zhì);然后，將丙烯酰胺、丙烯酸、甲叉雙丙烯酰胺和光引發(fā)劑作為分散質(zhì)分散在水中形成第一分散系，接著，將該第一分散系滲透進所述二氧化硅光子晶體微球中，再用紫外光照射使所述丙烯酰胺和所述丙烯酸單體固化，即得到二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球； (4)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的制備: 將所述步驟(3)中得到的所述二氧化硅-水凝膠雜化光子晶體復合微球浸泡在氫氟酸溶液中，除去該復合微球中的二氧化硅納米粒子;然后用去離子水清洗，即得到反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球。2.如權(quán)利要求1所述水凝膠光子晶體微球的制備方法，其特征在于，該制備方法還包括步驟: (5)反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的后修飾: 將所述步驟(4)中得到的所述反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球浸泡在3-丙烯酰胺基苯硼酸和1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽作為分散質(zhì)的第二分散系中，然后用去離子水清洗，即得到含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球。3.如權(quán)利要求1所述水凝膠光子晶體微球的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述二氧化娃納米粒子的粒徑為50nm?500nm，所述懸浮液中所述二氧化娃納米粒子的質(zhì)量百分濃度為5%?20% ;優(yōu)選的，所述二氧化娃納米粒子的粒徑為200nm?250nm，所述懸浮液中所述二氧化硅納米粒子的質(zhì)量百分濃度為10%?15%;優(yōu)選的，所述微流控技術使用的內(nèi)相毛細管內(nèi)徑為20μπι?200μπι，所述分散相的流速為50yL/h?500yL/h，連續(xù)相的流速為2000yL/h?6000yL/h。4.如權(quán)利要求1所述水凝膠光子晶體微球的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)得到的所述二氧化娃光子晶體微球的直徑為I ΟΟμπι?I OOOym。5.如權(quán)利要求1所述水凝膠光子晶體微球的制備方法，其特征在于，所述步驟(3)中的所述第一分散系中，所述丙烯酰胺的質(zhì)量百分濃度為10%?20%，所述丙烯酸的質(zhì)量百分濃度為1%?2%，所述甲叉雙丙烯酰胺的質(zhì)量百分濃度為1%?2%，所述光引發(fā)劑的質(zhì)量百分濃度為0.1%?0.5%; 優(yōu)選的，所述步驟(4)中的所述氫氟酸溶液的質(zhì)量百分濃度為5%?10%。6.如權(quán)利要求2所述水凝膠光子晶體微球的制備方法，其特征在于，所述步驟(5)中的所述第二分散系中，所述3-丙烯酰胺基苯硼酸的濃度為lOmmol/L?50mmol/L，所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亞胺鹽酸鹽的濃度為10mmol/L?50mmol/L。7.如權(quán)利要求1所述水凝膠光子晶體微球的制備方法，其特征在于，所述步驟(I)中的所述二氧化硅納米粒子是將正硅酸四乙酯和氨水分散于乙醇中，接著在20°C?60°C攪拌6小時?12小時，然后離心提純得到的；優(yōu)選的，所述攪拌前乙醇溶液中所述正硅酸四乙酯的濃度為0.001mg/mL?0.05mg/mL，所述氨水的濃度為0.05g/mL?0.25g/mL； 優(yōu)選的，所述攪拌是在200rpm?400rpm的攪拌速率下進行攪拌處理的；所述離心是在2000印111?10000印1]1的轉(zhuǎn)速下進行離心處理。8.利用如權(quán)利要求1-7任意一項所述水凝膠光子晶體微球的制備方法制備得到的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球或含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球，其特征在于，所述光子晶體微球均為聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠，且均包括有序多孔;所述多孔均勻分布在所述聚丙烯酰胺-丙烯酸水凝膠中，且呈六方堆積的有序結(jié)構(gòu)； 優(yōu)選的，所述反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球或所述含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球的pH值響應光譜范圍為563nm至755nm，葡萄糖響應光譜范圍為623nm至756nm。9.利用如權(quán)利要求1-7任意一項所述水凝膠光子晶體微球的制備方法制備得到的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球或含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球在裸眼檢測的應用。10.如權(quán)利要求9所述反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球或含有官能團3-丙烯酰胺苯硼酸的反蛋白石結(jié)構(gòu)水凝膠光子晶體微球在裸眼檢測的應用，其特征在于，所述檢測為溶液pH值檢測或溶液中葡萄糖含量的檢測。
【文檔編號】G01N21/78GK106040114SQ201610348257
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】朱錦濤, 李誠念, 楊亞江
【申請人】華中科技大學