[发明专利]可示踪雾霾颗粒复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于生物材料领域，特别涉及可示踪雾霾颗粒复合材料及其制备方法。

背景技术

随着我国经济规模的迅速扩大和城市化进程的加快，大气气溶胶污染日趋严重，由气溶胶造成的能见度恶化事件越来越多，雾霾已成为危害人类公共健康重要原因之一。

雾霾颗粒进入人体肺部组织后，肺是如何抵御颗粒入侵，如何排出体外？雾霾颗粒是如何侵入肺泡，损伤呼吸系统？这些问题一直备受关注。解决问题的关键是清晰地标记和示踪雾霾颗粒侵入肺泡和排出体外的路线图。

发光材料包括荧光分子、荧光蛋白、生物发光、化学发光等有机发光材料和量子点、上转换纳米发光粒子、长余辉发光材料等无机发光材料，均可用于生物标记。因为生物成像和对某些特定生物相互作用过程的跟踪观察使用发光材料要求具有很高的信噪比和灵敏度，不存在荧光漂白现象。

发光纳米材料及其复合材料广泛应用于生物标记成像中。在体外细胞水平上进行标记成像的研究最早始于1999年，荷兰的Tanke小组利用具有不同颜色发光的(Y.Yb.Tm)₂O₂S和(Y.Yb.Er)₂O₂S(尺寸分布在200-400nm)上转换纳米粒子分别对细胞和组织切片进行了标记成像定位。复旦大学李富友课题组通过生物功能化复合上转换发光纳米粒子NaYF₄:Yb,Er(1.8％),Tm(0.2％)在活体水平上实现了对肿瘤细胞的靶向标记和成像。但是将发光纳米颗粒与雾霾颗粒复合制备可示踪发光雾霾颗粒的研究未见报道。

另外，由于雾霾颗粒组成复杂、具有一定的致病性和毒性，因此，现有技术一般通过模式材料对雾霾颗粒入侵人体的过程进行研究，但模式材料制备复杂、仿真度不高，限制了其广泛应用，因此，急需一种更为简单、高效的雾霾颗粒示踪方法。

发明内容

为了克服上述不足，本发明提供一种发光材料复合酸性雾霾颗粒的制备方法，即无机发光材料共价偶联酸性雾霾颗粒物。当颗粒进入肺部组织时，通过对颗粒的标记与示踪，研究了雾霾颗粒对人体的入侵过程和人体组织对雾霾颗粒的防御机制。结果表明：该方法可清晰地标记和示踪雾霾颗粒侵入和排出人体的路线图。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种可示踪雾霾复合发光材料，包括：

酸性雾霾颗粒；

包覆在酸性雾霾颗粒上的无机发光颗粒；

所述可示踪雾霾复合发光材料为核壳结构。

优选的，所述无机发光颗粒的质量分数可为0.1-99.9％。

为了克服现有模式材料制备复杂、仿真度不高的问题，本发明设计了一种可发光的雾霾颗粒，利用雾霾颗粒形状不规则，易负载污染物的特点，将发光纳米材料包覆在其外部，形成示踪体。该方法不仅有效保证了雾霾颗粒结构的完整性，还极大地降低雾霾颗粒入侵人体过程中生物体组织的背景干扰，显著提高了成像的组织穿透深度和灵敏度。

本发明还提供了一种可示踪雾霾复合发光材料的制备方法，包括：

收集酸性雾霾颗粒，冷冻干燥，得到处理后的雾霾颗粒；

将无机发光颗粒分散于有机溶剂中，再加入处理后的雾霾颗粒，共价偶联、干燥，即得可示踪雾霾复合材料。

为了获得一种简单、示踪效果较优的雾霾颗粒复合材料的制备方法，本发明对不同结合方式下，不同种类雾霾颗粒与纳米无机发光材料结合规律和及其对示踪效果的影响进行了系统研究，经过大规模实验摸索后发现：显酸性的雾霾颗粒与经溶解分散处理后无机发光颗粒分散液混合过程中，由于两种颗粒大小的差异和表面化学键的偶联，可形成壳表面包覆结构的可示踪雾霾颗粒。该方法具有容易控制、工艺简便等优点，通过控制配比等参数既可调控可示踪雾霾颗粒复合材料的尺寸和性能，且示踪效果较优。

优选的，所述无机发光颗粒为ZnGa₂O₄：Cr³⁺等长余辉发光材料、NaYF₄：Yb³⁺，Er³⁺等上转换发光材料、ZnCd等量子点、碳量子点等碳材料中的一种。

优选的，所述无机发光颗粒与处理后的雾霾颗粒在质量比为1000：1～1：1000。

优选的，所述有机溶剂为乙醇、甲醇等含有羟基的有机溶剂。

优选的，所述无机发光颗粒与有机溶液的用量比为0.0001～1000g：1ml。