PL240562B1

PL240562B1 - Sposób wytwarzania inertnych chemicznie nanoobiektów krzemionkowych zawierających fluorescencyjny rdzeń

Info

Publication number: PL240562B1
Application number: PL425230A
Authority: PL
Inventors: Tomasz Andryszewski; Michalina Iwan; Karina Kwapiszewska; Krzysztof SZCZEPAŃSKI; Krzysztof Szczepański; Robert HOŁYST; Robert Hołyst; Marcin Fiałkowski; Monika Księżopolska-Gocalska
Original assignee: Inst Chemii Fizycznej Polskiej Akademii Nauk
Priority date: 2018-04-16
Filing date: 2018-04-16
Publication date: 2022-05-02
Also published as: PL425230A1

Abstract

Zgłoszenie dotyczy metody syntezy stabilnych w wodzie, a także inertnych chemicznie i nietoksycznych nanoobiektów krzemionkowych zawierających w swojej strukturze niewielki fluorescencyjny rdzeń, których średnica jest kontrolowana w szerokim zakresie 60 - 300 nm, gdzie w pojedynczej syntezie obejmującej użycie tetraetoksysilanu (TEOS) oraz barwnika zawierającego grupę izotiocyjaninową w środowisku ustabilizowanej w warunkach temperatury pokojowej mieszaniny etanolu i wody amoniakalnej wytwarza się kolejne po sobie serie nanoobiektów krzemionkowych o coraz większej średnicy, podczas gdy średnica fluorescencyjnego rdzenia nanoobiektów pozostaje stała, zaś proces wzrostu rdzeni fluorescencyjnych prowadzony jest w mieszaninie reakcyjnej o innym składzie niż roztwór, w którym rdzenie są wytwarzane. Sposób obejmuje kolejno fazy wytworzenia prekursora barwnika fluorescencyjnego, wytworzenie rdzeni fluorescencyjnych, prowadzenie wzrostu rdzeni. Po zakończeniu wzrostu nanoobiektów pobiera się z mieszaniny reakcyjnej określoną ilość mieszaniny stanowiącą próbkę uzyskanych w procesie wzrostu nanoobiektów krzemionkowych i następnie zastępuje się tę ilość odpowiadającą ilością mieszaniny etanolu, wody i wody amoniakalnej wcześniej ustabilizowanej w warunkach temperatury pokojowej i bez dostępu powietrza i światła, po czym prowadzi się dalej proces wzrostu nanoobiektów dla kolejnej serii nanoobiektów.

Claims

PL 240 562 Β1

Tabela 7 - Średnica nanoobiektów zawierających fluoresceinowy fluorescencyjny rdzeń pokrytych przez ligand 2-[metoksy(polietylenoksy)-6-9-propylo]silanowy zmierzona za pomocą techniki DLŚ.

Numer próbki Średnica z pomiaru DLS PDI (współczynnik polidyspersyjności)

Fluoresceinowe rdzenie fluorescencyjne 85,41 nm ± 28,59 nm 0,101

1 89,41 nm ± 23,45 nm 0,053

2 99,38 nm ± 29,27 nm 0,069

3 112,4 nm ± 25,89 nm 0,022

4 124,3 nm ± 27,36 nm 0,002

5 140,2 nm ± 30,67 nm 0,007

6 158,4 nm ± 36,24 nm 0,028

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób wytwarzania inertnych chemicznie nanoobiektów krzemionkowych zawierających fluorescencyjny rdzeń, obejmujący użycie tetraetoksysilanu (TEOS) oraz barwnika zawierającego grupę izotiocyjaninową w środowisku ustabilizowanej w warunkach temperatury pokojowej mieszaniny etanolu i wody amoniakalnej, obejmujący następujące po sobie fazy:

a) wytworzenia prekursora barwnika fluorescencyjnego poprzez zmieszanie barwnika zawierającego grupę izotiocyjaninową z etanolem oraz aminopropylotrietoksysilanem (APTES),

b) wytworzenia roztworu rdzeni fluorescencyjnych,

c) pokrywania rdzeni fluorescencyjnych powłoką krzemionkową w mieszaninie reakcyjnej, d) wzrostu średnicy nanoobiektów krzemionkowych, znamienny tym, że wytwarza się kolejne po sobie serie nanoobiektów krzemionkowych o coraz większej średnicy, podczas gdy średnica fluorescencyjnego rdzenia nanoobiektów pozostaje stała, gdzie w fazie d), po zakończeniu pokrywania rdzeni fluorescencyjnych powłoką krzemionkową w fazie c) pobiera się z mieszaniny reakcyjnej z etapu c) określoną ilość wspomnianej mieszaniny, zawierającej nanoobiekty krzemionkowe uzyskane w procesie pokrywania rdzeni fluorescencyjnych powłoką krzemionkową w etapie c), i następnie zastępuje się tę ilość odpowiadającą jej ilością mieszaniny etanolu, wody i wody amoniakalnej, wcześniej ustabilizowanej w warunkach temperatury pokojowej i bez dostępu powietrza i światła, po czym prowadzi się dalej proces pokrywania powłoką krzemionkową nanoobiektów według fazy (c) dla kolejnej serii nanoobiektów, przy czym w fazie b) miesza się roztwór prekursora barwnika fluorescencyjnego otrzymanego w etapie a) z tetraetoksysilanem (TEOS) w stosunku objętościowym 66:125 w obecności mieszaniny etanolu i wody amoniakalnej o stosunku objętościowym 25,8:1,17 wcześniej ustabilizowanej w warunkach temperatury pokojowej, poddając mieszaninę reakcyjną mieszaniu oraz działaniu podwyższonej temperatury 55°C, przy czym stosunek objętościowy TEOS/mieszanina etanol-woda amoniakalna wynosi 0,125:3.2

PL 240 562 B1 przy czym w fazie c) pokrywanie rdzeni fluorescencyjnych powłoką krzemionkową prowadzi się w temperaturze 40°C poprzez ich pokrywanie krzemionką, w taki sposób że poddaje się roztwór rdzeni fluorescencyjnych wytworzonych w etapie b) działaniu tetraetoksysilanu (TEOS) w obecności mieszaniny etanolu, wody i wody amoniakalnej o stosunku objętościowym odpowiednio 50:1:1,7 wcześniej ustabilizowanej w warunkach temperatury pokojowej i bez dostępu powietrza i światła, przy czym tetraetoksysilan dodaje się z kontrolowaną szybkością wynoszącą poniżej 1,88 mg/minutę, przy czym stosunek objętościowy mieszaniny etanolu, wody i wody amoniakalnej do roztworu rdzeni fluorescencyjnych wynosi od 13:1,72 do 13:2,93, przy czym stężenie prekursora barwnika w roztworze prekursora barwnika wynosi od około 2,4 mg/ml do około 2/82 mg/ml.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że jako barwnik zawierający grupę izotiocyjaninową stosuje się izotiocyjanian rodaminy B lub izotiocyjanian fluoresceiny.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że w fazie (a) miesza się barwnik zawierający grupę izotiocyjaninową z etanolem oraz z aminopropylotrietoksysilanem (APTES) w stosunku molowym barwnik:APTES 1:11 w temperaturze pokojowej bez dostępu światła.
4. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrzeżeń od 1 do 3, znamienny tym, że w fazie (b) stosuje się mieszaninę wody amoniakalnej z etanolem składającą się z 1,17 ml wody amoniakalnej o stężeniu 23,395% wagowych oraz z 25,8 ml etanolu o czystości 99,8%.
5. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrz. od 1 do 4, znamienny tym, że mieszaninę z fazy (b) intensywne się miesza, korzystnie z szybkością 500-400 rpm, a następnie poddaje działaniu temperatury 55°C bez dostępu powietrza i światła.
6. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrz. od 1 do 5, znamienny tym, że w fazie (c) albo w fazie (d) stosuje się mieszaninę wody amoniakalnej, wody i etanolu składającą się z 1,7 ml wody amoniakalnej o stężeniu 23,395% wagowych, 1 ml wody oraz z 50 ml etanolu, korzystnie o czystości 99,8%.
7. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrz. od 1 do 7, znamienny tym, że pokrywa się nanoobiekty z pobranej próbki fazy (d) ligandem, korzystnie 2-[metoksy(polietylenoksy)-6-9-propylo]trimetoksysilanem, poprzez dodawanie do tych nanoobiektów mieszaniny ligand/etanol, korzystnie w stosunku ilościowym: 50 μl ligandu:450 μl etanolu.
8. Sposób według któregokolwiek z poprzedzających zastrz. od 1 do 8, znamienny tym, że po pokryciu nanoobiektów ligandem otrzymany produkt oczyszcza się poprzez wytrącanie w obecności ciekłego węglowodoru alifatycznego, korzystnie n-heksanu.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że fazę (d) i (c) powtarza się naprzemiennie, aż do uzyskania pożądanego rozmiaru nanoobiektów.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że w fazie (d) pobiera połowę ilości mieszaniny z fazy (c) odpowiadającą połowie jej objętości.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że odpowiednia ilość mieszaniny etanolu, wody i wody amoniakalnej stanowi połowę objętości mieszaniny z fazy (c).
12. Sposób według zastrz. 1 albo 10, znamienny tym, że rozmiar nanoobiektów określa się metodą dynamicznego rozpraszania światła.
13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek objętościowy mieszaniny etanolu, wody i wody amoniakalnej do roztworu rdzeni fluorescencyjnych wynosi 13:1,72 jeśli roztwór rdzeni fluorescencyjnych stanowi roztwór rdzeni zawierających fluoresceinę.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosunek objętościowy mieszaniny etanolu, wody i wody amoniakalnej do roztworu rdzeni fluorescencyjnych wynosi 13:2,93 jeśli roztwór rdzeni fluorescencyjnych stanowi roztwór rdzeni zawierających rodaminę B.
15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że barwnik fluorescencyjny jest wybrany z grupy obejmującej: rodaminę B albo fluoresceinę.
16. Sposób według zastrz. 1 albo 13, znamienny tym, że stężenie prekursora barwnika w roztworze prekursora barwnika wynosi około 2,4 mg/ml, jeśli prekursor barwnika stanowi fluoresceina.
17. Sposób według zastrz. 1 albo 14 znamienny tym, że stężenie prekursora barwnika w roztworze prekursora barwnika wynosi około 2,8 mg/ml, jeśli prekursor barwnika stanowi rodamina B.