疏水上转换纳米晶的均相体系聚合物包覆及在发光检测中的应用

doi:10.7503/cjcu20150944

高等学校化学学报 ›› 2016, Vol. 37 ›› Issue (3): 429.doi: 10.7503/cjcu20150944

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疏水上转换纳米晶的均相体系聚合物包覆及在发光检测中的应用

张庆彬¹(), 孔祥贵², 程成¹

1. 浙江工业大学理学院应用物理系, 杭州 310023
2. 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所激发态重点实验室, 长春 130033

收稿日期:2015-12-10 出版日期:2016-03-10 发布日期:2016-02-03
基金资助:
国家自然科学基金(批准号: 21305126)和浙江工业大学自然科学基金(批准号: 2012XZ003)资助

Surface Coating of Hydrophobic Up-converting Nanoparticles in Homogenous Liquid Phase System and Application in Optical Detection^†

ZHANG Qingbin^1,^*(), KONG Xianggui², CHENG Cheng¹

1. Department of Applied Physics, College of Science, Zhejiang University of Technology, Hangzhou 310023, China
2. Key Laboratory of Excited State Process, Changchun Institute of Optics, Fine Mechanics and Physics, Chinese Academy of Sciences, Changchun 130033, China

Received:2015-12-10 Online:2016-03-10 Published:2016-02-03
Contact: ZHANG Qingbin E-mail:qbzhang@zjut.edu.cn
Supported by:
† Supported by the National Natural Science Foundation of China(No.21305126) and the Natural Science Foundation of Zhejiang University of Technology, China(No.2102X2003)

摘要/Abstract

摘要：

选用水解的十八碳烯-马来酸酐共聚物(PMAO)为表面修饰分子, 发展了一种以疏水纳米粒子吸附表面活性剂十二烷基磺酸钠(NaYF₄-SDS)为中间体的均一液相聚合物包覆纳米粒子方法. 该方法解决了油溶性纳米晶与弱极性聚合物分子难以在单一体系下均匀分散的问题, 实现了在均一液相体系下对疏水纳米晶的单分散包覆以及表面羧酸官能团修饰. 红外光谱与表面Zeta电位测试结果表明纳米晶已被聚合物包覆, 粒子表面为强电负性的羧酸基团. 电镜结果表明聚合物包覆的上转换纳米晶粒径无明显的变化, 具有良好的单分散性. 发射光谱表明聚合物包覆前后粒子的发射谱带无显著变化, 保持了原油相粒子的发光性能. 进一步的特异性识别荧光显微成像实验证实聚合物包覆后的粒子(NaYF₄-PMAO)可用于生物学检测.

关键词: 纳米粒子, 上转换发光, 聚合物表面包覆, 生物应用

Abstract:

NaYF₄∶Yb³⁺,Er³⁺ nanoparticles were successfully surface-coated via a hydrophobic nanoparticles adsorption surfactant intermediate(NaYF₄-SDS)process with hydrolysed poly(maleic anhydride-alt-1-octadecene) molecules(PMAO). This method overcomes the defect that oil-soluble nanocrystals and weak polar polymer molecules could hardly well-disperse in a single system and the surface-coating was realized in homo-genous solution system. The surface-coating process was confirmed by Fourier transform infrared spectra(FTIR) and surface Zeta potential. Investigations by transmission electron microscopy(TEM) and photoluminescence(PL) spectroscopy showed no obvious variations in the morphologies and luminescent properties of the nanoparticles during the surface-coating process. The specific molecular recognition capacity of PMAO-coated nanoparticles confirms that hydrophilic NaYF₄-PMAO are suitable for potential biological labeling.

Key words: Nanoparticles, Up-conversion luminescence, Polymers surface coating, Biological application

中图分类号:

O614

TrendMD:

张庆彬, 孔祥贵, 程成. 疏水上转换纳米晶的均相体系聚合物包覆及在发光检测中的应用. 高等学校化学学报, 2016, 37(3): 429.

ZHANG Qingbin, KONG Xianggui, CHENG Cheng. Surface Coating of Hydrophobic Up-converting Nanoparticles in Homogenous Liquid Phase System and Application in Optical Detection^†. Chem. J. Chinese Universities, 2016, 37(3): 429.

图/表 7

Scheme 1 Illustration of the surface coating approach of NaYF4∶Yb3+, Er3+ with PMAO

Fig.1 TEM images of NaYF4∶Yb3+, Er3+ nanocrystals before(A) and after(B) surface coating process

Fig.2 Hydrodynamic diameter distribution of the polymer coated NaYF4∶Yb3+, Er3+ in water

Fig.3 FTIR spectra of NaYF4-SDS(A) and NaYF4-PMAO(B)

Fig.4 Zeta potential at the surface of NaYF4-PMAO nanoparticles

Fig.5 Luminescence spectra of NaYF4∶Yb3+, Er3+ nanoparticles in cyclohexane(a) and NaYF4-PMAO nanoparticles in water(b)λex=980 nm.

Fig.6 Fluorescence image of avidin-coated NaYF4-PMAO and biotinylated IgG bioconjugates(A) and the result of control experiment(B)

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