[发明专利]一种Nd3+敏化的上/下转换双模荧光纳米材料及其合成方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米生物材料技术领域，具体涉及一种Nd³⁺敏化的上/下转换双模荧光纳米材料及其合成方法。

背景技术

随着纳米技术的快速发展，各种高质量的稀土掺杂的上转换荧光纳米颗粒已经被合成出来，并成功的应用于的各种领域（尤其是生命科学领域）。和传统的生物标记物（如有机染料和量子点等）相比，上转换荧光纳米材料具有很多优势，比如高化学稳定性、低毒性、高的信噪比等。科研工作者已经证明，不管是对于体外的应用还是对于活体的应用，“近红外窗口”都是尤其重要的。因为近红外光具备以下优点：能够有效的减少生物背景荧光、比较小的客体伤害、比较深的组织穿透深度和低的光散射。对于体外荧光成像（比如细胞成像），具有近红外激发、可见光发射是最佳选择。因为近红外激发能够有效降低背景荧光和对客体的伤害，更重要的是可见光的发射能非常有利于肉眼或者显微镜的观察（目前显微镜大部分装备的都是具有可见光响应的Si-CCD相机）。对于活体的应用来说，近红外到近红外的荧光则是最佳选择，因为对于组织的穿入和穿出来说近红外光具有高的组织穿透深度，高信噪比等优点。另外下转换荧光具有高的发光效率，更有利于深组织的成像。到目前为止，已经有很多种基于稀土离子掺杂的荧光纳米材料被合成出来，其中包括上转换荧光纳米颗粒和下转换纳米颗粒。一直以来，上转换纳米材料和下转换纳米材料都处于相互平行的两个领域。要实现在单一激发光下，同时具备近红外到可见的上转换荧光和近红外到近红外的下转换荧光的双模荧光纳米材料对于我们来说还是具有一定的挑战性。然而这种材料的开发对于上面提到的体外-活体双模成像来说都具有非常大的意义。另外，由于大部分上转换荧光材料都采用Yb³⁺做为敏化离子，所以对于传统的上转换荧光纳米材料来说，大部分采用Yb³⁺对应的980 nm激光做为激发光源。然而，从“近红外生物窗口”的范围来看，这种激发光源显然没有处于这个范围内。其中最主要的原因在于生物组织内水分对于980 nm激发光的吸收。这种吸收不仅会降低激发光的激发效率，最重要的是水所吸收的激发光会转换成大量的热，从而进一步造成被检物的损坏或灼伤。从“近红外生物窗口”的范围来看，800 ~ 900 nm与被检物相互影响最小，因此是人们最佳的选择。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、可用于离体和活体成像的800 nm激发Nd³⁺敏化的上/下转换双模荧光纳米材料及其合成方法。

本发明提供的800 nm激发Nd³⁺敏化的上/下转换双模荧光纳米材料，是一种核@壳1@壳2@壳3结构的纳米材料，包括下转换发光层，上转换发光层，隔离层和钝化层四个部分。其中，下转换发光层用于吸收特定波长的激发光，发射出高量子产率的下转换荧光；上转换发光层用于吸收特定波长的激发光，发射出上转换荧光；隔离层用于上转换发光层和下转换发光层的隔离，避免两发光层之间的相互影响；钝化层用于增强纳米颗粒的发光稳定性和发光效率，减少外界环境对上/下转换荧光的影响。本发明提供的双模式荧光成像纳米材料，将为以后基于结构设计调控荧光激发和发射位置提供一种全新的思路，从而为其在各种领域的应用提供一个有力的工具和平台。

本发明所涉及的核@壳1@壳2@壳3结构包括以下几种结构形式：下转换发光核@隔离层壳1@上转换发光层壳2@钝化层壳3；上转换发光核@隔离层壳1@下转换发光层壳2@钝化层壳3；下转换发光核@上转换发光层壳1@钝化层壳2；上转换发光核@下转换发光层壳1@钝化层壳2；上转换发光核@下转换发光层壳1；下转换发光核@上转换发光层壳1。