稀土/聚合物杂化荧光单分散纳米粒子的可控制备及生物探针应用研究

本项目拟合成含有稀土金属的荧光可聚合配合物单体，与N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）、丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯（PEG-MA）等功能单体进行微波辐射无皂乳液聚合，制备出荧光点分布均匀且稳定、荧光强度高的稀土/聚合物杂化荧光单分散纳米粒子（荧光纳米粒子），预期作生物探针而发挥作用。通过稀土金属配合物单体参与共聚合途径，解决有机荧光染料、量子点通过吸附、包埋等方法制备荧光聚合物粒子存在的吸附效率不高、易泄露和分散不均、包埋率不高等问题。研究荧光纳米粒子结构、形态、大小及分布、荧光强度等性质，探索实现荧光纳米粒子大小及分布控制的途径和条件。考察荧光纳米粒子与蛋白质、DNA作用效果、作为生物探针的检测限，研究荧光纳米粒子与生物大分子的作用机理。探索荧光纳米粒子粒径大小及分布、稀土金属种类、蛋白质和DNA浓度等因素对荧光纳米粒子作生物探针应用的影响规律，为荧光纳米粒子在生物医学领域中应用提供理论基础。

本项目用稀土金属离子（铕、铽）将丙烯酸（AA）改性成可聚合荧光配合物单体，所得可聚合荧光配合物单体与N-异丙基丙烯酰胺（NIPAm）、丙烯酸聚乙二醇单甲醚酯（PEG-MA）等功能性单体进行共聚合，制备出粒径小于100nm的稀土/聚合物杂化荧光纳米粒子（荧光纳米粒子）、阳离子型稀土/聚合物杂化荧光纳米粒子；通过无皂乳液聚合的方法，制备出单分散的稀土/聚合物杂化荧光纳米粒子。考察、分析了聚合物的结构、性质和荧光纳米粒子结构、形态、大小及其分布、荧光性能等。研究了荧光纳米粒子作为生物探针与牛血清蛋白BSA、小牛胸腺DNA相互作用，探索了稀土金属种类、DNA和蛋白质浓度等因素的影响，探讨了其作用机理。研究结果如下：.1. 通过稀土化合物与丙烯酸进行配位反应，制得了具有可聚合活性的Eu(AA)3Phen和Tb(AA)3Phen配合物单体，它们具有良好的荧光性能和单色性能。.2. 用含铕稀土配合物单体成功的合成出含铕稀土荧光聚合物PPNEu，研究结果表明，PPNEu具有良好的荧光性能。PPNEu与DNA能够通过静电作用相互结合，其结合使PPNEu特征荧光强度增强，Zeta电位降低，阻滞了DNA在琼脂糖凝胶电泳中的运动。而PPNEu与BSA也通过静电作用相互结合，并能够使BSA出现荧光猝灭现象，该猝灭效应属于静态猝灭机理。基于Förster理论，计算出PPNEu与BSA的结合距离、结合常数。.3. 通过无皂乳液聚合的方法，制备了含铕荧光共聚物乳液。研究结果表明，聚合物乳胶粒呈均一的球状结构；随着配合物单体含量增加，乳胶粒粒径逐渐增大、分散性变差。采用荧光分光光度计测试共聚物乳液的荧光性能，发现在594nm和619nm处出现Eu3+的特征发射光谱，且荧光强度随着配合物单体含量增加而增强。.4. 用含铕（铽）稀土配合物单体成功的合成出阳离子型含铕（铽）稀土荧光聚合物PMNEu（PMNTb），研究结果表明，PMNEu和PMNTb均具有良好的荧光性能。PMNEu和PMNTb与DNA均通过静电作用相互结合，结合后其特征荧光强度增强，Zeta电位降低，阻滞了DNA在琼脂糖凝胶电泳中的运动。PMNEu和PMNTb与BSA也通过静电作用相互结合，并使BSA出现荧光猝灭现象，该猝灭效应属于静态猝灭机理。基于Förster理论，计算出PMNEu或PMNTb与BSA的结合距离，结合常数。