聚电解质粒子的制备和荧光分析

郭俊兰 唐建国 许申鸿 刘瑾 宋郑兴 王晶

摘 要：本文通过多糖电对（壳聚糖作为正离子，透明质酸钠作为负离子）制备了表面带有不同电荷的聚电解质粒子（PCN），在透射电镜下比较分析了两种不同粒子的形貌。发现两种粒子的尺寸范围都处于um级，而且呈现出不同的表面形貌，在此微米粒子上加入稀土络合物制成能够发光的PCN-荧光粒子。

关键词：聚电解质粒子；稀土络合物；荧光

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.10.193

0 前言

现有的研究报告中有许多在软质材料得基础上形成的不同尺寸级别的颗粒的方法，本研究采用的是多糖（壳聚糖，透明质酸钠）在酸性溶剂（醋酸钠）中带有不同的表面电荷，通过正负电荷之间的电荷作用，在一种离子过量的情况下与另一种离子反应[1]。壳聚糖由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到，其化学名称为聚葡萄糖胺（1-4）-2氨基-B-D葡萄糖，这种天然高分子的生物相容性、血液相容性、安全性被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取和回收、生化和生物医学工程等研究领域取得了重大进展。透明质酸钠呈白色颗粒或粉末，无臭味，氮含量为2.8%-4.0%，葡糖醛酸含量为37%-51%。在化妆品领域中使用比较多，有保湿作用。本实验在自组装的基础上，通过调节pH使得物质在一定条件下，通过pH诱导胶束化[2]，形成一定形貌的颗粒。然后在该颗粒的基础上，加入具有荧光性质的稀土络合物（Eu3+-tta-phen），通过配位作用形成兼具荧光性质和生物相容性的颗粒。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

所用化学试剂均为分析纯，壳聚糖（chitosan），透明质酸钠（hyaluronan），乙醇，冰醋酸，醋酸钠，盐酸，稀氨水，氧化铕（Eu2O3），苯甲酰三氟丙酮（tta），1-10邻菲罗啉（phen）。

1.2 仪器与表征

集热式恒温磁力搅拌器，广州 RCT basic；真空干燥箱，上海 DFZ-6020； 磁力搅拌器，广州 RH basic 1；扫描电子显微镜（SEM），日本 JEM-1200EX；荧光分光光度计，美国 Cary Eclipse。

1.3 样品制备

（1）将壳聚糖，透明质酸钠在pH=5的醋酸钠缓冲溶液溶解后，分别量取体积比殼聚糖：透明质酸钠=8.5mL：1mL；壳聚糖：透明质酸钠=1.7mL：10mL，将体积含量少的溶液用滴液的方式滴入另一溶液中，在室温条件下以800rpm/min的转速下搅拌3h，反应得到微米颗粒。

（2）将上述得到的粒子加入浓度为0.01mol/L，体积为300ul的EuCl3，tta，phen溶液，在与上述一样的实验条件下搅拌得到具有荧光性质的粒子。PCN粒子和稀土络合物在正负电荷作用和配位键作用下反应。

2 结果与讨论

图1（a）为阳离子型PCN的粒子SEM图，在图（a）中可看出该粒子的尺寸大概为100um，粒子大小分布比较规整，形状较多呈现扁平状。图1（b）为阴离子型PCN的粒子SEM图，该粒子较图（a）中的粒子较小，而且粒子呈现球状，比较立体，与阳离子型的粒子形貌不大一样，造成这一现象的原因可能是两种粒子的表面电荷不同导致的，图1（a）的粒子表面带有正电荷，图1（b）的粒子表面带有负电荷，两种不同表面电荷和溶剂的相互作用使得粒子在电镜下的形貌不同。

图2是PCN-Eu-tta-phen的荧光复合粒子，可看出该样品的发射峰的位置在612nm，是该稀土络合物的发射峰的位置[3]，而且该粒子的荧光强度得到了很大提升，证明络合成功。成功制备了PCN-Eu-tta-phen的荧光复合粒子。

3 实验结论

通过壳聚糖和透明质酸钠正负电荷之间的作用，成功制备出聚电解质复合粒子，通过SEM电镜表征了该粒子的形貌，然后通过Eu离子的空轨道和壳聚糖或透明质酸钠分子上的O元素和N元素配位制备出PCN的荧光复合粒子。

参考文献：

[1]康红梅.壳聚糖基两性聚电解质的合成及水溶液环境响应特性研究[D].湘潭大学，2006.

[2]刘珍.基于主客体包结络合作用的无机纳米粒子和/或大分子自组装的研究[D].复旦大学，2008.

[3]Wang H，Li X，Fang F，et al.Luminescence enhancement of europium（III） originating from self-assembled supramolecular hydrogels[J].Dalton Transactions，2010，39（31）：7294.

作者简介：郭俊兰（1993-），女，硕士，研究方向：高分子复合材料。