近年來，熒光納米粒子在生物成像[1]、離子檢測[2]、光催化[3]、化學-生物傳感[4]、藥物診斷[5]等諸多領域受到人們的廣泛關注。通常情況下，熒光納米粒子的制備是把染料分子[6]、量子點[7]或者其他發光基團[8]與粒子進行結合，或者將有機熒光小分子包覆在納米粒子內部[9],或者熒光分子進行自組裝[10]等。相對于傳統的有機熒光小分子，上述方法得到的納米粒子具有發射光強度高、耐光漂白性好和表面可功能修飾性等優勢。然而每種方法都有其應用的局限性，量子點通常由于重金屬成分的存在而有潛在的毒性[11];有機熒光小分子包覆進納米粒子內部時不容易均勻分布，且物理包覆的熒光分子容易從包覆體中泄漏；自組裝方法往往需要復雜的制備過程。因此，設計一種簡單的方法合成高穩定性、環境友好的熒光納米粒子是非常有意義的工作。
六氯環三磷腈（HCCP）擁有無機環狀結構，是合成環基交聯磷腈材料的重要原料[12].由其制備得到的環基聚磷腈，是一種具有高度交聯結構的無機-有機雜化高分子。聚磷腈材料通常具有結構多樣性、耐熱穩定性、耐溶劑穩定性和生物相容性等特性，因此在生物醫藥領域具有潛在應用價值。
本文提出了一個簡單的方法制備熒光納米粒子。以HCCP和熒光素（FL）為單體、三乙胺（TEA）為縛酸劑、乙腈為溶劑，室溫下超聲反應，得到了擁有良好熒光性能的聚磷腈納米粒子。由于HCCP與FL之間聚合交聯，FL被共價鍵固定交聯并且隔離在環磷腈結構中，所以得到的納米粒子具有良好的熒光特性和耐光漂白性。同時納米粒子結合了聚磷腈材料的優良性能，在生物醫藥方面如細胞標記的應用中具有很大的潛力。
1實驗部分
1.1試劑與藥品
HCCP、FL:純度99%,百靈威化學公司；TEA、乙腈、乙醇：分析純，中國醫藥（集團）上海試劑公司。
1.2測試與表征
采用美國Perkin Elmer公司Paragon 1000型傅里葉變換紅外光譜儀測試紅外光譜；采用日本電子株式會社公司JEM-2010型高分辨透射電鏡（加速電壓200kV,配有EDS）測試微觀結構和進行元素分析，將樣品在乙醇溶劑中超聲分散均勻后，滴加在碳支持膜上，室溫下自然晾干用于測試；采用美國FEI公司NOVANano SEM-230型高分辨場發射掃描電子顯微鏡測試微觀結構，將樣品在乙醇中超聲分散均勻后，滴加在經無水乙醇和丙酮混合溶劑超聲處理過的硅片上，放置于40°C鼓風烘箱中干燥后用于測試；采用美國PerkinElmer公司LS 50B型熒光分光光度計測定熒光光譜（激發波長為450nm）。
1.3熒光聚磷腈納米粒子（PZF）的制備
在100mL單口圓底燒瓶內依次加入20mg HCCP、60mg FL、50mL乙腈溶劑，超聲條件下均勻分散后，加入2mL縛酸劑TEA.超聲條件下，室溫反應6h,得到較為渾濁不透明的黃色分散液。產物經過8 000r/min的速率離心分離5min,并分別用乙腈和乙醇反復洗滌2次，最終的產物在40°C真空干燥箱中干燥過夜后備用。
2結果與討論
2.1 PZF的結構表征
PZF的合成示意圖如圖1所示。兩種單體在TEA的作用下，反應生成具有高度交聯的結構。在本反應中[13],TEA首先活化FL中的酚羥基，使FL親核進攻HCCP分子中的P-Cl鍵，形成新P-O-Ar鍵，兩者之間反應生成HCl,此時TEA又作為縛酸劑，與氯化氫結合形成三乙胺鹽酸鹽，加速聚合反應的進行。
反應初期即成核期，首先生成低聚物，由于低聚物的表面能較高，所以傾向于聚集形成較穩定的初級聚合物核。隨著聚合反應的進行，初期形成的聚合物核不斷吸收低聚物，同時低聚物之間繼續發生交聯反應使得納米粒子不斷生長，直到反應結束，得到最終的聚磷腈納米粒子。由于FL是雙酚羥基型分子，所以其與HC-CP聚合后就會形成以HCCP為交聯劑的高度交聯的網狀結構。
圖2是HCCP、FL和PZF的紅外光譜圖。如圖所示，PZF納米粒子在999cm-1處出現一個新的吸收峰，它歸屬于P-O-Ar鍵，這證明了HCCP與FL之間發生了縮聚反應。此外，PZF依然保留了HCCP和FL中一些官能團的特征：如在1 191cm-1處為HCCP單元中氮磷雙鍵（P=N）的特征吸收峰；而在1 610cm-1和1 492cm-1處的尖峰是FL中苯環的特征吸收峰。
圖3是聚磷腈納米粒子的EDS能譜圖。從圖中可見，PZF的主要成分是C、O、N、P、Cl元素，其中P、Cl、N元素來自HCCP單元，C、O元素來自FL單元。而Cl元素信號的存在說明了HCCP單元中的Cl元素并未被完全取代，這主要是因為FL分子的尺寸較大，在與HCCP進行縮聚反應時存在空間位阻效應，從而使得Cl元素被部分取代。
2.2 PZF的形貌
圖4（a）和圖4（b）為PZF的SEM圖。由圖4（a）可見，由HCCP和FL通過沉淀聚合反應得到的PZF均呈規則的球形，表面光潔、分散性良好且粒徑均一。從圖4（b）可見，PZF表面較為光滑，粒子與粒子之間未發生明顯黏結。圖4（c）和4（d）是PZF的TEM圖，從圖中可見，PZF輪廓清晰，且為實心。
2.3 PZF的熒光性質
圖5是FL和PZF的熒光光譜圖。其中FL的熒光發射峰位于514nm,PZF的熒光發射峰位于525nm,發生了些許紅移。這證明了制備得到的PZF具有良好的熒光性能。
為了證明單體FL被共價鍵固定在聚磷腈交聯體系后，提高了其耐光漂白性。本文分別將FL和PZF的乙醇溶液置于石英比色皿中，在365nm紫外光下照射不同的時間后測定其熒光強度的變化。圖6（a）和圖6（b）分別是FL分子和PZF在365nm紫外光作用下的熒光性能比較。
如圖6（a）所示，FL在紫外光下照射不同時間后，其熒光發射峰位置沒有明顯變化，但熒光強度隨著照射時間的增長在逐步降低。2h后，FL分子的熒光強度下降了60%,這說明其耐光漂白性較差。但PZF在365nm紫外光下照射不同時間后，其熒光發射峰和熒光強度均無明顯變化，表明其有優異的耐光漂白性（圖6（b））。有研究表明聚磷腈材料具有良好的生物相容性，是理想的生物材料[13],本文中合成的具有良好熒光性能的聚磷腈納米粒子，在細胞標記的應用中具有很大潛力。
3結論
（1）以HCCP和FL為單體，通過簡單的一鍋法縮聚反應成功制得具有高度交聯結構的PZF.
（2）該PZF具有明亮的黃色熒光，并且由于熒光素單體通過化學鍵被固定在交聯的PZF內，有效克服了有機熒光小分子在高濃度下聚集引起的熒光淬滅效應，因而粒子具有良好的熒光穩定性，且在細胞標記的應用方面大有潛力。
參考文獻：
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