[发明专利]多功能单相纳米材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有磁性、发光、超声响应、可见光响应和生物相容性的多功能单相纳米材料，可望实现生物医学磁靶向、诊断、治疗一体化，属于多功能材料、物质与生命科学交叉领域。

背景技术

靶向、成像、诊断、治疗一体有利于早期诊断和及时治疗，这对人类的健康以及可持续发展也极为重要，而寻找一种集多种功能于一体的生物相容性材料是该研究的核心所在。近年来，无机纳米材料已被广泛应用于生物医学领域，如细胞分离、药物载体、磁性荧光探针、标记、成像诊断、治疗等，但这些材料往往局限于单功能，双功能以及多功能却极为少见。为了实现多功能一体化，目前的研究人员大多通过制备核壳结构等方式把几种不同功能的材料复合，但往往制备过程复杂，材料不稳定，结果仍不能满足实际需要。

可实现生物医学磁靶向、诊断、治疗一体化的材料应集成磁性、发光、光响应等特性。比如材料的磁性可以实现磁靶向和磁成像诊断，超声响应、发光性能、磁性能结合，可以实现诊断的多模式成像，这样既能结合磁共振成像高空间分辨率和荧光成像高灵敏度的优点，并且能对多个生理参数或生化参数进行同时多参数成像，从而增强对病变的识别和诊断能力。材料在超声和光照下分解有机物的性能，可用于疾病的治疗，而且结合成像功能，可以用于图像引导的介入治疗，从而提高手术的精确度和成功率。

本发明中的材料Bi_xEr_yYb_zFe_2.75Co_0.25Ti₃O₂₁晶体结构属于层状钙钛矿结构。我们通过设计制备方法，制成纳米尺度的颗粒，使其能被细胞吞噬，通过元素组成的精确设计，将具有不同性能的元素嵌入同一个晶体结构中，从而把磁性、光致发光、超声响应、可见光响应集于一个单相材料，从而使实现靶向、成像、诊断、治疗一体化成为可能，这对物质与生命科学交叉的发展具有深远意义。

发明内容

在本发明的一个方面，提供一种单相纳米材料，其组成为Bi_xEr_yYb_zFe_2.75Co_0.25Ti₃O₂₁；其中

x＝5.46-6.75，优选5.46-6，再优选5.46；

y＝0.05-1.4，优选0.2-1.4，再优选1.4；

z＝0.14-1.4，优选0.14-0.8，再优选0.14；

并且x+y+z＝7。

在本发明的一个实施方案中，单相材料的空间群为F2mm(42)。

在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料是纳米尺寸的粉末。

在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料的尺寸是指10nm至100nm，优选60nm至100nm。

在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料具有磁性。

在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料在红外光激发下发射出红光。

在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料在可见光照射下和/或超声波的作用下将有机物分解。

在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料能够被细胞吞噬，并且无生物毒性。

在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料用于生物医学磁靶向或核磁成像的用途。

在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料用于生物医学光学成像和荧光探针的用途。

在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料用于生物医学光照治疗和超声治疗的用途。

在本发明的另一个方面，提供一种制备单相纳米材料的方法，所述方法包括：

将Bi、Er、Yb、Fe、Co、Ti源化合物按x∶y∶z∶2.75∶0.25∶3的比例共同溶解于溶剂中后，与沉淀剂混合，形成悬浮液，之后将沉淀物洗涤、干燥、煅烧，获得组成为Bi_xEr_yYb_zFe_2.75Co_0.25Ti₃O₂₁的单相纳米材料；

其中

x＝5.46-6.75，优选5.46-6，再优选5.46；

y＝0.05-1.4，优选0.2-1.4，再优选1.4；

z＝0.14-1.4，优选0.14-0.8，再优选0.14；