CN113234201B - 一种多层包覆的量子点荧光编码微球及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种多层包覆的量子点荧光编码微球及其制备方法，属于量子点制备技术领域。方法包括以下步骤：S1、制备聚合物微球内包覆量子点的量子点种子微球，所述量子点种子微球的表面含有碳碳双键；S2、将油溶性单体和引发剂分散在乳化剂溶液中，经超声分散或者高速均质形成单体液滴；S3、将所述量子点种子微球和所述单体液滴混合，在惰性气体保护下进行聚合反应，然后向反应体系内加入功能单体进行接枝反应，反应结束后进行纯化处理，得到多层包覆的量子点荧光编码微球。本发明制备得到的微米级的量子点荧光编码微球尺寸均一、单分散性好，具有高荧光强度、高荧光强度稳定性，可同时实现荧光光谱编码和荧光强度编码。

Description

一种多层包覆的量子点荧光编码微球及其制备方法

技术领域

本发明涉及量子点制备技术领域，特别涉及一种多层包覆的量子点荧光编码微球及其制备方法。

背景技术

荧光编码微球一般指表面含有荧光物质(包括表面包覆、表面共价结合)或微球内含有荧光物质(包括包埋、聚合)的微球，其受到外界能量刺激能激发出荧光，在生物标记和示踪、疾病诊断、免疫检测、液相芯片技术、高通量药物筛选(HTS)等生物医学领域显示出巨大的应用前景。

传统的荧光编码微球主要是基于溶胀、(层层)自组装、表面共价结合的方式使有机荧光染料标记聚苯乙烯等高分子微球载体而获得。有机荧光染料是市面上常用的荧光物质，然而其本身易降解、易被光漂白，虽然与微球结合后可以在一定程度下保护染料分子，但是高温、强光照射或长期保存的情况下，都会导致荧光淬灭；而且，在检测的过程中蛋白等会产生自发荧光，可能与有机染料荧光的光谱重叠，使得难以通过荧光补偿的方式将两种荧光分离，引起导致解码错误；同时还要考虑到有机荧光染料之间不能发生能量共振转移和相互淬灭，这使得有机荧光染料远远不能满足生物检测的需求。

量子点作为一种新型的荧光标记材料，与传统的有机荧光染料相比，具有宽激发谱、窄发射谱且耐光漂白的优良性质，是一种更为理想的荧光编码材料。然而量子点本身粒径小、表面能高、不耐氧的缺点限制了其在生物医学领域的广泛应用。将量子点包裹在聚合物微球中，可明显提升量子点的光学稳定性、胶体稳定性和生物相容性；且聚合物微球内能够包埋不同颜色的量子点，所得到的量子点荧光编码微球用单波长的光激发，可以发射出多种不同比例的荧光，有望实现多元化和高灵敏的荧光编码和高通量检测。

现阶段，量子点荧光编码微球多基于溶胀法制备得到，但该方法容易导致量子点容易从聚合物微球内泄露出来，引起量子点荧光编码微球的荧光强度和发光性能不稳定，难以在生物检测上实现应用。虽然也可以通过共价结合的方式将量子点稳定在聚合物微球表面，但是纳米形态的量子点在聚合物微球表面容易造成非特异性吸附，且共价结合操作繁琐，在负载量子点的聚合物微球表面包被聚合物或者二氧化硅等保护层虽可以降低非特异性吸附，但又会造成明显的荧光淬灭，很大程度上降低了量子点荧光编码微球的灵敏度。直接将量子点溶解在油溶性单体或含有引发剂的油溶性单体内，通过乳液聚合法或悬浮聚合法合成量子点荧光编码微球可以降低量子点的非特异性吸附，但得到的量子点荧光编码微球粒径往往只能在纳米或亚微米尺度，而在生物医学领域进行实际检测时，如进行流式细胞仪检测，会使用更大粒径的量子点荧光编码微球(粒径通常在微米级别以上)以保证足够的荧光强度。此外，上述多种方法制备得到的量子点荧光编码微球粒径分布相对较差，难以确保同一批制备的每个量子点荧光编码微球中各色量子点的分配比例一致，因而仅仅只能实现光谱编码，且可用的编码数量有限，也即难以实现同时采用荧光强度和颜色进行双重编码。

发明内容

针对以上现有技术中的问题，本发明提供了一种多层包覆的量子点荧光编码微球及其制备方法。

为实现上述目的，本发明具体通过以下技术实现：

一种多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备聚合物微球内包覆量子点的量子点种子微球，所述量子点种子微球的表面含有碳碳双键；

S2、将油溶性单体和引发剂分散在乳化剂溶液中，经超声分散或者高速均质形成单体液滴；

S3、将所述量子点种子微球和所述单体液滴混合，在惰性气体保护下进行聚合反应，然后向反应体系内加入功能单体进行接枝反应，反应结束后进行纯化处理，得到多层包覆的量子点荧光编码微球。

进一步地，所述油溶性单体包括苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种；

所述功能单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、衣康酸和顺丁烯二酸中的一种或多种。

进一步地，步骤S3中，所述油溶性单体与所述量子点种子微球的质量比为1:20-50:1，且所述乳化剂的添加量不超过所述油溶性单体与所述量子点种子微球质量之和的10％。

进一步地，步骤S3中，所述引发剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的0.01-1％，所述聚合反应的温度为60-80℃、时间为8-24h。

进一步地，步骤S3中，所述功能单体的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的5-10％，所述接枝反应的温度为60-80℃、时间为8-24h。

进一步地，步骤S2中，所述乳化剂溶液的质量浓度为0.05-1％。

进一步地，步骤S2中，将油溶性单体和引发剂、交联剂分散在乳化剂溶液中，经超声分散或者高速均质形成单体液滴。

进一步地，所述交联剂包括二乙烯基苯和丙烯酸醇酯类交联剂的中一种或多种。

进一步地，步骤S3中，所述交联剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的0-30％。

另外，本发明提供了一种多层包覆的量子点荧光编码微球，采用上述的多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法制得，所述量子点荧光编码微球粒径为微米级，单分散性能良好且尺寸均一。

相对于现有技术，本发明具有以下优势：

1、本发明以量子点种子微球为起点，量子点种子微球通过油溶性单体的作用形成共价键合的紧密整体，同时油溶性单体自聚合形成聚合物包覆层包裹在量子点种子微球的外侧，将纳米尺度的量子点种子微球逐渐生长为微米级的量子点荧光编码微球。通过共价键合大大提高了量子点种子微球之间的连接稳定性，而采用“大球包小球”的方式则经过了一个平均化的过程，能够显著提高微米球的荧光均一性，使得本发明的微米级的量子点荧光编码微球尺寸均一、单分散性好，自身荧光信号不会发生变化，具有高荧光强度、高荧光强度稳定性。本发明的量子点荧光编码微球可同时实现荧光光谱编码和荧光强度编码，用于流式细胞分析领域和液相芯片检测技术领域，能实现高通量的快速检测。

2、本发明工艺简单，且制备纳米级单分散的单色量子点种子微球的技术相对成熟，因此能够实现批量化生产和规模化制备，有利于工业化应用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的多层包覆的量子点荧光编码微球制备的示意图；

图2为本发明实施例的量子点种子微球的电镜图；

图3为本发明实施例的量子点种子微球的粒径分布图；

图4为本发明实施例的多层包覆的量子点荧光编码微球的电镜图；

图5为本发明实施例的多层包覆的量子点荧光编码微球的粒径分布图；

图6为本发明实施例的量子点种子微球和多层包覆的量子点荧光编码微球的流式荧光分布图；

图7为本发明实施例的量子点种子微球和多层包覆的量子点荧光编码微球在高温条件下的量子产率变化图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。另外，术语“包括”、“含有”的含义是非限制性的，即可加入不影响结果的其它步骤和其它成分。如无特殊说明的，材料、设备、试剂均为市售。

为了更好地理解本发明而不是限制本发明的范围，在本发明中所用的表示用量的所有数字、以及其他数值，在所有情况下都应理解为以词语“大约”所修饰。因此，除非特别说明，否则在说明书和权利要求书中所列出的数字参数都是近似值，其可能会根据试图获得的理想性质的不同而加以改变。各个数字参数至少应被看作是根据所报告的有效数字和通过常规的四舍五入方法而获得的。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。

本发明实施例提供了一种多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法，参见图1，包括以下步骤：

S1、制备聚合物微球内包覆量子点的量子点种子微球，所述量子点种子微球的表面含有碳碳双键；

S2、将油溶性单体和引发剂分散在乳化剂溶液中，经超声分散或者高速均质形成单体液滴；

S3、将所述量子点种子微球和所述单体液滴混合，在惰性气体保护下进行聚合反应，然后向反应体系内加入功能单体进行接枝反应，反应结束后进行纯化处理，得到多层包覆的量子点荧光编码微球。

量子点种子微球与单体液滴混合后，表面会吸附引发剂和油溶性单体，在乳化剂溶液的分散下，形成水包油包水包油(O/W/O/W)的结构。由于量子点种子微球的表面含有碳碳双键，在引发剂的自由基攻击下具有较高的反应活性，在聚合温度下，引发剂分解产生大量自由基，引发周围的油溶性单体和量子点种子微球之间进行聚合，通过油溶性单体形成的聚合物链的架桥、缠绕作用，产生类似于胶水的效果，将相邻量子点种子微球结合起来形成整体，并在聚集的量子点种子微球的外侧形成一层聚合物包覆层，从而将纳米尺度的量子点种子微球逐渐生长为微米级的量子点荧光编码微球，类似于“大球包小球”的工艺，最后加入功能单体接枝修饰，使其表面官能化，带有如羧基(-COOH)、氨基(-NH₂)、羟基(-OH)、巯基(-SH)等官能团，便于与生物大分子带有的羧基、氨基等官能团反应，实现量子点荧光编码微球与生物间分子键合的牢固性。

上述方式保证了小球(即量子点种子微球)外表面之间通过油溶性单体相互聚合，有利于形成更紧密的整体，一旦小球被包裹进入大球(即聚合物包覆层)中，其向大球外脱离更加困难，保证了聚合物包覆层同时对多个量子点种子微球的紧密包裹，大幅增加了量子点荧光编码微球尺寸。而且，保证了后续反应过程(如功能单体接枝反应或实际应用中标记其它生物大分子的反应)中小球不会因为大球溶胀而从大球的孔径中泄露，提高了量子点荧光编码微球的稳定性，有利于保持荧光强度和发光性能、分散性长时间稳定。

上述方式也保证了同一批次制备的量子点荧光编码微球中量子点分布的均一性，通过小球之间相互作用形成大球，由于每个量子点种子微球里面包埋的量子点并不是绝对完全一样，在形成更大球过程中，基于包埋有不同量子点数目的小球有相同的表面，每种小球相互作用形成大球的概率相同，则包埋有不同量子点小球的分布概率和数目基本相同，因而小球随机聚合形成大球的过程是一个平均化的过程，每个大球中的量子点数目就更均一，能够显著提高量子点荧光编码微球的荧光均一性。例如，现在有包埋有不同量子点数目的纳米球各1亿个，每种不同的量子点种子微球里分别包埋有20个、40个、60个、80个、100个、120个、140个、180个量子点，即共有8亿个小球在反应容器里，混合均匀后，在反应容器里投入适量的油溶性单体和引发剂，制备5μm的量子点荧光编码微球，理想情况下，每个大球内能含有125000个小球，聚合反应时，125000个小球中包埋有20个、40个、60个、80个、100个、120个、140个、180个量子点的小球分布的数目基本相同，也即完成了平均化的过程。

上述方式还使得在量子点外侧形成至少2层包覆，即量子点种子微球的聚合物层和量子点种子微球外侧的聚合物包覆层，有了更厚的聚合物保护层，使得量子点荧光编码微球的稳定性更佳。

在本实施例中，量子点种子微球通过油溶性单体的作用形成共价键合的紧密整体，大大提高了量子点种子微球之间的连接稳定性，且经过了一个平均化的过程，得到的微米级的量子点荧光编码微球尺寸均一、单分散性好，自身荧光信号不会发生变化，具有高荧光强度、高荧光强度稳定性。而且通过调节不同量子点种子微球的种类与浓度，可制备出一系列具有不同荧光发射光谱的量子点荧光编码微球，荧光编码种类多。即本发明的量子点荧光编码微球可同时实现荧光光谱编码和荧光强度编码，用于流式细胞分析领域和液相芯片检测技术领域，能实现高通量的快速检测。

可以理解的是，本发明实施例中虽然对步骤S1和步骤S2进行了顺序上的限定，但此顺序限定仅用于描述目的，二个步骤并没有实质上的先后关系。也即，可以先进行步骤S1，再进行步骤S2；或者先进行步骤S2，再进行步骤S1；或者将步骤S1与步骤S2同时进行。

步骤S1中，采用现有技术中常见的悬浮聚合法或微乳聚合法技术制备包覆量子点的量子点种子微球，具体制备过程参见中国专利CN111944105A：先将量子点溶于油溶性单体与交联剂形成的混合液内，再形成溶有量子点的胶束，然后加入引发剂引发油溶性单体自聚以及与交联剂共聚得到表面带有乙氧基且末端为碳碳双键的量子点种子微球，所述量子点种子微球的尺寸为50-300nm。

步骤S2中，所述油溶性单体包括苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种。上述油溶性单体具有不饱和双键，在引发剂作用下，能够容易地与量子点种子微球的碳碳双键进行聚合，进而使多个量子点种子微球形成共价键合的紧密整体。

可以理解的是，引发剂在聚合温度下受热分解成自由基，自由基引发油溶性单体和量子点种子微球相互之间的自由基聚合和共聚合反应，本发明对引发剂的种类不作特殊的限定。在一些实施例中，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐和偶氮二异丙基咪唑啉中的一种或多种。

可以理解的是，乳化剂使得量子点种子微球、油溶性单体等油相混合物以液滴(微米级)的形式分散在水相中，均匀地存在于一个反应体系中，本发明对乳化剂的种类不作特殊的限定，能够有效地形成O/W/O/W的结构即可。在一些实施例中，所述乳化剂包括聚丙烯酸、油酸钠、十二烷基磺酸钠、聚乙二醇类、聚乙烯醇类和聚乙烯基吡咯烷酮类中的一种或多种，优选为上述中的多种混合。

可选地，步骤S2中，所述乳化剂溶液的质量浓度为0.05-1％，具体为：将0.05-1g的乳化剂加入到100mL水中，形成质量浓度为0.05-1％的所述乳化剂溶液。乳化剂溶液的质量浓度过低不能起到稳定分散量子点种子微球和油溶性单体的作用，过高则会使油溶性单体在水中的表面张力降至极低，引起油溶性单体自身分散成大量胶束并在引发剂的作用下自聚形成小的次级核，次级核难以分离除去，还会导致量子点荧光编码微球尺寸不均一。

在固定的聚合单体-油溶性单体和分散介质-乳化剂的情况下，聚合反应增长的快慢以及微球最终的结构和粒径主要取决于聚合单体-油溶性单体在反应体系中的浓度及初始的引发剂浓度。

优选地，步骤S3中，所述油溶性单体与所述量子点种子微球的质量比为1:20-50:1，且所述乳化剂的添加量不超过所述油溶性单体与所述量子点种子微球质量之和的10％(wt)。油溶性单体过少，会使得过多的引发剂快速引发量子点种子微球之间直接作用，进而导致相邻量子点种子微球之间缺少油溶性单体自聚合形成的聚合物链的分散作用，引起量子点种子微球大量团聚堆叠，进而影响量子点荧光编码微球的荧光强度和发光性能以及尺寸均一性；油溶性单体过多，过剩的油溶性单体会形成一些聚合物链并相互缠绕形成次级核，难以分离除去。优选地，所述油溶性单体与所述量子点种子微球的质量比为5:1-40:1，更优选地，为5:1-10:1。

优选地，步骤S3中，所述引发剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的0.01-1％(wt)，所述聚合反应的温度为60-80℃、时间为8-24h。引发剂含量过低不足以引发油溶性单体等聚合，引发剂过多容易引起凝胶化现象，这是因为引发剂分解产生强氧化性的自由基，自由基含量多则聚合反应速率明显提高，由于油溶性单体的聚合反应使得瞬间产生大量的聚合物链，聚合物链互相连接形成空间网状结构，使粘度骤然增大而产生凝胶化现象，此时体系粘稠失去流动性能，不利于后续反应的进行，也无法形成球形的量子点荧光编码微球。因此，本实施例中引发剂与油溶性单体和量子点种子微球质量的质量比及聚合反应条件的设置，能够使得量子点种子微球较好的通过油溶性单体形成的聚合物链连接分散，也即保证了绝大部分油溶性单体转化为的聚合物链被量子点种子微球吸附连接且量子点种子微球之间结构规整，并在量子点种子微球外形成一层聚合物包覆层，得到球形尺寸均一和量子点包埋量一致的量子点荧光编码微球。

可选地，步骤S3中，所述功能单体包括含羧基的功能单体、含氨基的功能单体、含环氧基、叠氮基的功能单体，优选为含羧基的功能单体，如丙烯酸、甲基丙烯酸、聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、衣康酸和顺丁烯二酸，在量子点荧光编码微球上引入羧基基团，能够与抗原、抗体、核酸等生物大分子带有的氨基基团发生反应且自身稳定性较好，便于进行生物标记等。

优选地，所述功能单体的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的5-10％(wt)，以在微球表面形成较多的亲水基团，亲水基团有利于在表面形成水化层，降低量子点荧光编码微球的非特异性吸附性能。接枝反应的时间与功能单体接枝率具有正相关性，反应时间过短，接枝的羧基量过少，为了提高量子点荧光编码微球胶体的稳定性，所述接枝反应的温度为60-80℃、时间为8-24h。

油溶性单体除通过引发剂引发聚合反应，也可同时引入交联剂引发交联反应。通过在油溶性单体中添加适量交联剂，得到适度交联的量子点荧光编码微球，有利于提高子点荧光编码微球的性能。具体地，交联剂的添加时机为：步骤S2中，将油溶性单体和引发剂、交联剂分散在乳化剂溶液中，经超声分散或者高速均质形成单体液滴。

步骤S3中，所述交联剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的0-30％(wt)，加入交联剂能提高反应速率，增加油溶性单体和量子点种子微球结合的牢固性，实现内部形成更紧密的网络结构以及聚合物包覆层对量子点种子微球的更紧密地包裹，提高了荧光编码微球的尺寸均一性和性能稳定性，降低非特异性吸附。但交联剂的含量应当适量，过多会导致如引发剂过量的凝胶化现象，甚至量子点种子微球之间也会形成交联结构，进而明显降低荧光强度和发光性能。

可选地，所述交联剂为至少含有两个乙烯基或丙烯基基团的化合物，所述交联剂为二乙烯基苯和丙烯酸醇酯类交联剂的中一种或多种，所述丙烯酸醇酯类交联剂包括乙二醇二丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丙二醇二丙烯酸酯、1,3-丙二醇二甲基丙烯酸酯、1,3-丁二醇二丙烯酸酯、1,3-丁二醇二甲基丙烯酸酯、1,4-丁二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、新戊二醇二甲基丙烯酸酯、1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,6-己二醇二甲基丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、季戊四醇三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、四丙烯酸异戊四酯和四丙烯酸异戊四酯中的至少一种。

由于制得的量子点荧光编码微球在乳化剂溶液中反应，基于相似相溶原理，量子点荧光编码微球的表面会不可避免的含有乳化剂，因此反应完成后需要进行纯化处理。具体操作为：将量子点荧光微球置于离心管中，在10000-15000rpm速度下离心10min，然后弃去上清液，再用超纯水超声复溶，重复3次，复溶的去离子水用量逐渐减少，得到的量子点荧光编码微球的浓度逐渐增大，最终得到经过浓缩后的多层包覆的量子点荧光编码微球。

需要说明的是，步骤S3的惰性气体采用氮气、氩气或稀有气体中的至少一种。

本发明另一实施例在于提供一种多层包覆的量子点荧光编码微球，采用上述的多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法制得，所述量子点荧光编码微球包括聚合物包覆层和位于所述聚合物包覆层内的多个量子点种子微球，且相邻所述量子点种子微球之间通过油溶性单体共价连接。所述量子点荧光编码微球粒径为微米级，单分散性能良好且尺寸均一。

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照制造厂商所建议的条件。

本发明下述实施例采用红绿两色荧光量子点种子微球为例，油溶性单体为苯乙烯，交联剂为1,6-己二醇二丙烯酸酯，功能单体为丙烯酸，乳化剂为十二烷基磺酸钠，引发剂为过硫酸钾。

以下实施例中，除非特别说明，步骤S1中的聚合物微球内包覆量子点的量子点种子微球采用以下方法制备得到，具体为：(1)将苯乙烯与1,6-己二醇二丙烯酸酯按5：20质量比混合形成混合液，然后将量子点溶于混合液中，使量子点质量浓度为20％，得到油相混合物；(2)取步骤(1)的油相混合物4mL加入到100mL十二烷基磺酸钠溶液(十二烷基磺酸钠溶液的质量浓度为0.2％)中，室温搅拌，使油相混合物在十二烷基磺酸钠溶液中分散均匀，形成量子点胶束；(3)向上述量子点胶束中加入5mL苯乙烯、50mL过硫酸钾水溶液(过硫酸钾水溶液的浓度为1mg/mL)，搅拌均匀，通氮气30min，除去体系中的氧气，然后升温至70℃反应4h，取2mL 1,6-己二醇二丙烯酸酯，逐滴滴加，继续反应4h，最后分离纯化，得到量子点种子微球，所述量子点种子微球的表面含有碳碳双键。所制备得到的量子点种子微球的电镜图如图2所示，粒径分布图如图3所示，图3中横坐标Size(d.nm)表示直径(单位nm)，纵坐标intensity(Percent)表示量荧光强度(百分比)。由图2-3可以看出，量子点种子微球的平均粒径为100nm，粒径较小，粒径分布的均匀性和各量子点种子微球包埋的量子点数量的一致性有待提高，荧光均一性较差。

实施例1

一种多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法，包括以下步骤：

S1、制备聚合物微球内包覆量子点的量子点种子微球，所述量子点种子微球的表面含有碳碳双键；

S2、将5.5mL苯乙烯、0.6mL 1,6-己二醇二丙烯酸酯和0.05g过硫酸钾分散在100mL0.1％十二烷基磺酸钠溶液中，经超声分散15-30min均质乳化，形成单体液滴；

S3、将50mL红色量子点种子微球和50mL绿色量子点种子微球(量子点种子微球的质量浓度为10mg/mL)搅拌混合均匀后，再与单体液滴混合，在氮气保护下，升温至70℃进行聚合反应12h，然后向反应体系内逐滴滴加20mg/mL丙烯酸溶液30mL，在70℃进行接枝反应12h，反应结束后，在10000-15000rpm速度下离心10min，然后弃去上清液，再用超纯水分散，重复3次，得到多层包覆的量子点荧光编码微球。

本实施例中，所述油溶性单体与所述量子点种子微球的质量比为5:1；所述乳化剂的添加量不超过所述油溶性单体与所述量子点种子微球质量之和的10％；所述引发剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的0.8％；所述功能单体的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的10％；所述交联剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的10％。

以实施例1为例，采用本发明技术方案制备得到的多层包覆的量子点荧光编码微球的电镜图如图4所示，粒径分布图如图5所示，图5中横坐标Size(d.nm)表示直径(单位nm)，纵坐标intensity(Percent)表示量荧光强度(百分比)。由图4-5中可以看出，本发明制备的多层包覆的量子点荧光编码微球粒径均一，且粒径分布范围窄，且量子点在进行多层包覆后，量子点种子微球的粒径由纳米级增大至微米级，平均粒径为1.2μm，变异系数为8％。

图6为本发明实施例的量子点种子微球和多层包覆的量子点荧光编码微球的流式荧光分布图，图6中横坐标为粒径，纵坐标为荧光强度，可以看出多层包覆的量子点荧光编码微球的荧光强度更强、且荧光强度和尺寸更加集中，也即包埋量子点的数量趋于一致，每个多层包覆的量子点荧光编码微球所含的量子点数量均一性高，可实现荧光强度编码。

将量子点种子微球和多层包覆的量子点荧光编码微球的水分散液分别置于高温条件下(55℃烘箱)，定期取样放入积分球测试仪中读取荧光量子产率，测定结果见图7，图7中量子点微米球指代多层包覆的量子点荧光编码微球，量子点纳米球指代量子点种子微球。由图7可以看出，多层包覆的量子点荧光编码微球在55℃加速老化30天，量子点产率基本无变化，而量子点种子微球的量子点产率降低至80％左右，可见多层包覆的量子点荧光编码微球的荧光稳定性相比量子点种子微球有着大幅度的提高。

由以上结果可知，相比于量子点种子微球，本实施例通过再次包覆量子点种子微球制备多层包覆的量子点荧光编码微球具有高效均匀负载、尺寸均一、荧光强度高且荧光强度均一、性能稳定等优点。

实施例2

实施例2与实施例1基本相同，其区别在于：所述油溶性单体与所述量子点种子微球的质量比为40:1；所述乳化剂的添加量不超过所述油溶性单体与所述量子点种子微球质量之和的10％；所述引发剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的1％；所述功能单体的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的5％；所述交联剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的5％。

本实施例制备得到的多层包覆的量子点荧光编码微球的平均粒径为4.5μm，变异系数为5.6％。

实施例3

实施例3与实施例1基本相同，其区别在于：所述油溶性单体与所述量子点种子微球的质量比为50:1；所述乳化剂的添加量不超过所述油溶性单体与所述量子点种子微球质量之和的10％；所述引发剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的0.01％；所述功能单体的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的10％；所述交联剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的20％。

本实施例制备得到的多层包覆的量子点荧光编码微球的平均粒径为5.5μm，变异系数为4.2％。

实施例4

实施例4与实施例1基本相同，其区别在于：所述油溶性单体与所述量子点种子微球的质量比为10:1，所述乳化剂的添加量不超过所述油溶性单体与所述量子点种子微球质量之和的10％；所述引发剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的0.1％；所述功能单体的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的10％；所述交联剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的30％。

本实施例制备得到的多层包覆的量子点荧光编码微球的平均粒径为2.1μm，变异系数为10.2％。

实施例5

实施例5与实施例1基本相同，其区别在于：所述油溶性单体与所述量子点种子微球的质量比为1:20，所述乳化剂的添加量不超过所述油溶性单体与所述量子点种子微球质量之和的10％；所述引发剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的0.01％；所述功能单体的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的5％；所述交联剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的1％。

本实施例制备得到的多层包覆的量子点荧光编码微球的平均粒径为0.6μm，变异系数为9.8％。

实施例6

实施例6与实施例1所用原料相同，其区别在于：步骤S3中，在氮气保护下，升温至60℃进行聚合反应24h，然后向反应体系内逐滴滴加20mg/mL丙烯酸溶液30mL，在80℃进行接枝反应8h，反应结束后，在10000-15000rpm速度下离心10min，然后弃去上清液，再用超纯水分散，重复3次，得到多层包覆的量子点荧光编码微球。

本实施例制备得到的多层包覆的量子点荧光编码微球的平均粒径为0.8μm，变异系数为8.4％。

虽然本发明公开披露如上，但本发明公开的保护范围并非仅限于此。本领域技术人员在不脱离本发明公开的精神和范围的前提下，可进行各种变更与修改，这些变更与修改均将落入本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、制备聚合物微球内包覆量子点的量子点种子微球，所述量子点种子微球的表面含有碳碳双键；

S2、将油溶性单体和引发剂、交联剂分散在乳化剂溶液中，经超声分散或者高速均质形成单体液滴；

S3、将所述量子点种子微球和所述单体液滴混合，在惰性气体保护下进行聚合反应，然后向反应体系内加入功能单体进行接枝反应，反应结束后进行纯化处理，得到多层包覆的量子点荧光编码微球；其中，所述油溶性单体与所述量子点种子微球的质量比为1:20-50:1，且所述乳化剂的添加量不超过所述油溶性单体与所述量子点种子微球质量之和的10％，所述乳化剂溶液的质量浓度为0.05-1％，所述引发剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的0.01-1％，所述功能单体的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的5-10％。

2.根据权利要求1所述的多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法，其特征在于，所述油溶性单体包括苯乙烯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、甲基丙烯酸己酯、丙烯酸异辛酯、甲基丙烯酸异辛酯、丙烯酸月桂酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸异冰片酯、甲基丙烯酸异冰片酯中的至少一种；

所述功能单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸和顺丁烯二酸中的一种或多种。

3.根据权利要求1所述的多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述聚合反应的温度为60-80℃、时间为8-24h。

4.根据权利要求1所述的多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述接枝反应的温度为60-80℃、时间为8-24h。

5.根据权利要求1所述的多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法，其特征在于，所述交联剂包括二乙烯基苯和丙烯酸醇酯类交联剂的中一种或多种。

6.根据权利要求1所述的多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述交联剂的添加量为所述油溶性单体和所述量子点种子微球质量之和的0-30％。

7.一种多层包覆的量子点荧光编码微球，其特征在于，采用权利要求1-6任一项所述的多层包覆的量子点荧光编码微球的制备方法制得。

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