[发明专利]一种磁性/上转换发光水溶性纳米材料、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种磁性/上转换发光水溶性纳米材料，其为一锰锌铁氧体包覆的磁性上转换发光水溶性纳米复合颗粒材料，在表面包覆有惰性NaGdF₄或惰性NaNdF₄层的铒铥共掺的上转换发光纳米晶表面上，生长包覆有锰锌铁氧体层,经过亲水性聚合物对其表面修饰后，使该纳米材料由油溶性转为水溶性，其尺寸均一，且具有磁性、光热效应、光动力效应和化学动力效应的复合性能。本发明还公开了其制备方法，是用化学共沉淀法在上转换纳米晶核壳结构表面包覆锰锌铁氧体，最后用亲水性聚合物对其进行表面修饰，使其形成表面偶联亲水性基团的复合纳米材料。该材料可用于制备荧光成像或磁共振成像的成像剂，具备诊疗一体化的功能，可应用于癌症治疗等医学领域。

技术领域

本发明属于生物荧光纳米材料技术领域，具体涉及一种磁性/上转换发光水溶性纳米材料、制备方法及其应用。

背景技术

近些年来，荧光成像已经成为光学成像技术中的研究热点，这是由于其具有灵敏度高、从细胞到生物组织无损伤等优点。其中，稀土掺杂上转换发光纳米材料作为一种新兴荧光材料引起了人们的广泛关注，通常采用低能光激发(通常是近红外光980nm或808nm)，发射出高能光(紫外光、绿光、红光及近红外光800nm)。稀土掺杂上转换发光纳米材料具备一系列独特的光学和化学性质，如尖锐的发射线、长寿命、较高的光稳定性和化学稳定性等,使其可以消除生物背景荧光干扰并具有低的信噪比，从而可以广泛应用到一系列生物成像领域，如细胞成像、小动物成像、磁共振成像等。

磁性材料是以金属元素铁、钴、镍或其化合物制备的具有磁性的物质。其中铁元素在自然界和生物体内均广泛存在并参与生命机体的新陈代谢活动，因此以铁元素为基础元素制备磁性材料，具有良好的生物相容性和较低的生物毒性。同时磁性材料由于其特殊的磁学性质，在生物医学领域，可用来产生磁靶向效应，其中，锰锌铁氧体是一类非常重要的磁性材料，在紫外-可见光区域有很强的吸收，可用于产生光热效果，而且锰锌铁氧体具有窄的能级间隙(≈1.9eV)，能够产生活性氧。同时，其在肿瘤富H₂O₂的环境中，可发生芬顿反应产生羟基自由基(·OH)，从而诱导癌细胞凋亡。因此，将具有高透过率的近红外光转换成高能光子(UV/VIS)的上转换发光纳米材料与锰锌铁氧体磁性材料结合可以利用近红外光激发而避免高能紫外光的直接激发，来促进单线态氧的产生从而诱导癌细胞凋亡。

中国发明专利申请号201310068492.3公开了一种磁性上转换发光双功能同轴复合纳米纤维及其制备方法，其包括四个步骤：(1)沉淀法制备Fe3O4纳米晶；(2)沉淀法制备NaYF4:Yb3+,Er3+纳米晶；(3)配制纺丝液；(4)制备[Fe3O4/PVP]@[NaYF4:Yb3+,Er3+/PVP]磁性上转换发光双功能同轴复合纳米纤维，采用同轴静电纺丝技术制备，同轴复合纳米纤维的平均直径为390nm，芯层直径为130nm，壳层厚度为130nm，长度大于100μm。其可制得具有磁光双功能、结构新颖的同轴复合纳米纤维。但是其仅可以制备纤维状态的纳米复合材料，在医疗领域的应用受到较大的限制。

现阶段的研究现状，通常还可以采用铁氧体类物质与上转换纳米颗粒共负载的形式结合得到复合材料，但是该材料的尺寸较大，生物相容性一般，且利用化学共沉淀法与上转换材料结合后，复合材料生物成像效果欠佳，从而大大限制了其在生物成像领域的应用。

发明内容

针对上述方法的不足，本发明的目的在于提供一种磁性/上转换发光水溶性纳米材料、制备方法，改进材料的组分及制备工艺，采用锰锌铁氧体包覆特定的上转换发光水溶性纳米材料，以克服上述现有技术的不足。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：

一种磁性/上转换发光水溶性纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下工艺步骤：