[发明专利]通过表面修饰改善纳米材料水溶性的方法及该方法修饰的纳米材料

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料，尤其涉及一种通过表面修饰改善纳米材料水溶性的方法及该方法修饰的纳米材料。

背景技术

稀土发光纳米材料具有许多优良的性能和广泛的用途，其光学性能主要来源于电子在4f壳层内部的部分禁阻跃迁，其发射光谱呈线状，具有发光寿命长、耐高温、高激发能量密度、高流明当量的特点。另外，稀土发光材料具有其它发光材料所不具备的发光亮度高、余辉时间长、发射光波长可调、无辐射无污染等优点，因此它在彩色电视荧光粉、三基色灯用荧光粉、医用影像荧光粉、计算机显示器、核物理、辐射场和军事等方面得到了广泛的应用。由于纳米稀土发光材料的优异性能及广阔应用前景，其开发研究引起了人们的广泛关注。

目前，人们已经采用的制备稀土发光纳米材料的方法有：水热和溶剂热法、有机/无机前驱体热分解法、超声辅助方法、沉淀法、溶胶-凝胶法、多元醇法、微乳液法等等。

但在可以合成粒径较小且发光性能好的方法当中，使用比较多的溶剂是有机溶剂，得到的纳米粒子的水溶性都无法满足纳米材料在生物领域的应用。在许多合成方法中，许多文献当中都会对合成的纳米材料进行一定的修饰。就稀土发光纳米材料而言，通常采用二氧化硅及一些亲水性的聚合物(如聚丙烯酸、聚乙二胺、聚乙二醇等等)修饰于纳米粒子表面，以增强粒子在极性溶剂中的分散性。然而目前这些用这些包覆手段所得到的粒子在极性溶剂和生物缓冲液中比较容易团聚，并且这些聚合物也比较昂贵，且有些聚合物毒性比较大。

吐温的化学名称为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，简称聚山梨酯(Polysorbate)。吐温是英文TWEEN的音译，为司盘(Span，山梨醇脂肪酸酯)和环氧乙烷的缩合物，为一类非离子型表面活性剂。由于司盘为山梨醇与不同高级脂肪酸所形成的酯，故吐温实际上是同类型的系列产品，一般分为吐温20，40，60，80等等好多种。例如吐温20为月桂酸酯，吐温60为硬脂酸酯，吐温80为油酸酯，等等。吐温系列的表面活性剂的毒性很低，而且比较廉价，因此目前已经应用于食品工业以及生物化学检测等方面。

发明内容

本发明旨在提供一种通过表面修饰改善纳米材料水溶性的方法。

本发明的通过表面修饰改善纳米材料水溶性的方法，包括如下步骤：

(a)、将纳米材料溶于有机溶剂中制得溶液A；

(b)、向溶液A中加入吐温系列表面活性剂搅拌溶解后，加入水或盐水溶液，在40-80℃条件下反应3-5小时至有机溶剂挥发完；

(c)、将步骤(b)中所得物质B进行离心分离后用水清洗后烘干；

其中，每修饰3-5mg的纳米材料使用的吐温系列表面活性剂的体积为20-50μL。

可选的，步骤(a)中将纳米材料溶于有机溶剂中的方法为：将纳米材料加入到有机溶剂中后，超声处理20-30分钟使纳米材料溶解。

可选的，每修饰3-5mg的纳米材料，步骤(a)中使用的有机溶剂的体积为2-10ml；步骤(b)中加入的水或盐水溶液的体积为8-12ml。

可选的，所述纳米材料为上转换荧光纳米粒子或四氧化三铁纳米粒子。

可选的，所述有机溶剂为环己烷或氯仿。

可选的，步骤(b)或步骤(c)中所述的水均为蒸馏水或去离子水。

可选的，所述的盐水溶液为浓度0.01-0.1mol/L的磷酸盐缓冲液。

可选的，所述的吐温系列表面活性剂为吐温20、吐温40、吐温60或吐温80中的一种或几种的混合物。

可选的，步骤(c)中离心处理时离心机转速为10000-12000转/分钟。

本发明还涉及一种由上述的任一方法修饰而得纳米材料。

本发明的有益效果如下：

(1)本发明所提供的方法简单易行，通过简单的超声与搅拌，即可得到水溶性非常好的纳米粒子。并且得到的纳米粒子在具有生物相容性的多种溶液及缓冲液中具有良好的分散性(见附图1)。

(2)得到的纳米粒子具有比较低的毒性，因此不会对生物体产生危害(见附图2)。

(3)用本发明的修饰方法修饰之后的上转换荧光纳米粒子，其在同等浓度下的相对荧光强度并不会被吐温粹灭很多，修饰前后荧光效果差别不大(见附图3)，而传统的方法修饰后的上转换荧光纳米粒子荧光粹灭率较高。

(4)使用本发明的修饰方法修饰之后的纳米粒子由于良好的亲水性，且细胞毒性低，克服了纳米粒子在生物相容性方面亲水性差，细胞毒性大等缺点。因此在在生物标记、生物检测、生物成像、以及疾病治疗等领域有潜在的广泛应用。