[发明专利]上转换NaYF4空心纳米球及其制备方法、应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料的合成方法，具体涉及一种上转换NaYF₄空心纳米球及其制备方法、应用。

背景技术

空心结构纳米材料由于其高的比表面积和良好的渗透性而在催化、传感、载药、生物医学诊疗（基因治疗和光动力治疗）等方面有着广泛的应用前景。尤其是对于载药而言，空心结构的优越性更加突出，这主要是因为具有大孔隙率的空心纳米球能存储比传统介孔材料更多的药物分子，尤其是破损的壳更有利于药物的负载。同时，空心结构能够控制壳的渗透能力以便孔隙和外界环境之间有更好的能量交换。目前为止，合成微米和纳米空心结构的主要方法有软硬模板和硬模板法两种。软模板法如微乳法、鼓泡法是最常用的；而硬模板法如硅球、聚合物往往需要较高的成本和复杂的合成过程如后续高温煅烧或刻蚀将模板去掉，从而限制了其应用范围。因此，人们一直在寻找利用简单的合成方法，无模板辅助一步反应得到空心纳米球。

上转换（upconversion）荧光纳米材料是一类重要的发光材料，它主要是通过多光子吸收机制将近红外的长波长的激发光转换成短波长的可见光。近年来，上转换纳米材料作为一种新型荧光探针在生物分子检测和医学临床检测领域的研究已备受关注。和传统的荧光染料和半导体量子点相比，上转换荧光纳米材料作为生物荧光探针能有效避免生物组织自身荧光的干扰和散射光，从而降低检测背景噪声,提高信噪比。另外，上转换纳米材料具有稳定性好、发光强度高等优势。目前，在所有的上转换纳米材料中，NaYF₄的声子能量最低，发光效率最高而受到了最广泛的研究。

根据文献报道的情况来看，结合空心球的特殊优势来设计和制备多功能上转换NaYF₄空心纳米球的报道还很少，目前只有用硬模板法两步合成NaYF₄空心球的报道，而且合成的纳米球尺寸大于100nm，实验中还用到了氢氟酸这种具有腐蚀性的酸，在生物体系中很难被广泛应用；另外，有文献报道NaYF₄纳米空心球可用两步法合成得到，但是空心球的尺寸是微米级的，很难被进入细胞内，从而也不利于后续的生物应用研究。

发明内容

在下文中给出关于本发明的简要概述，以便提供关于本发明的某些方面的基本理解。应当理解，这个概述并不是关于本发明的穷举性概述。它并不是意图确定本发明的关键或重要部分，也不是意图限定本发明的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出某些概念，以此作为稍后论述的更详细描述的前序。

本发明实施例的目的是针对上述现有技术的缺陷，提供一种能够得到小尺寸上转换NaYF₄空心纳米球的制备方法。

本发明的另一目的是提供一种上转换NaYF₄空心纳米球。

本发明还提供上述上转换NaYF₄空心纳米球在生物标记、生物成像以及疾病治疗上的应用。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：

一种上转换NaYF₄空心纳米球的制备方法，包括以下步骤：

（1）将NH₄F溶于乙二醇中，得到NH₄F溶液；

（2）将聚乙烯亚胺溶于乙二醇中，再加入混合液，混合均匀后得到第一混合溶液；所述混合液为Y³⁺溶液与Yb³⁺溶液、Er³⁺溶液或Tm³⁺溶液中至少一种溶液的混合溶液；

（3）给第一混合溶液中加入NH₄F溶液，再加入NaCl，得到第二混合溶液；

（4）将第二混合溶液放入水热釜中,封装,加热，再经冷却后离心分离，然后经水洗后得到NaYF₄白色沉淀，即为上转换NaYF₄空心纳米球。

本发明还提供一种上转换NaYF₄空心纳米球，按照上述的制备方法生产得到。

本发明又提供一种上转换NaYF₄空心纳米球在生物标记、生物成像以及疾病治疗上的应用。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明具有如下的优点：

(1).本发明所提供的方法简单易行，绿色环保，不需要加其他硬模板，更不需要高温煅烧，通过简易的少量的聚乙烯亚胺（PEI）的加入，利用水热法一步合成出尺寸小、分散性好、具有高载药量和多色发光性能的NaYF₄上转换空心纳米球。