[发明专利]一种上转换纳米光开关材料及其制备方法

说明书

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种用于光动力治疗的上转换纳米光开关材料及其制备方法。该上转换纳米光开关材料属于核‑多壳结构设计，即NaErF₄:xTm@NaYF₄@NaYbF₄:yTm@NaYF₄，该结构设计可在980纳米第一近红外光的激发下，在确保蓝紫光最优化的前提下，大幅提高红光和红蓝比，使得在光动力治疗过程中，能够同时有效实现实时监测或成像；其次，该结构设计可在1532纳米第二近红外光的激发下，产生高强度红光，用于实时成像，从而在进行光动力治疗之前，确定癌细胞的位置，避免误伤健康的细胞。该上转换纳米光开关制备工艺简单，设备成本低，容易操作，制备周期短，适合大批量生产。

技术领域

本发明属于发光材料技术领域，具体涉及一种用于光动力治疗的上转换纳米光开关材料及其制备方法。

背景技术

镧系掺杂上转换纳米材料能够通过反斯托克斯过程，将低能量的近红外激发光转换为高能量的紫外和可见发射光，由于其在固体激光器、太阳能转换、防伪和生物医学等领域的潜在应用，已经受到科学家们的广泛关注。相对于传统的荧光材料，镧系掺杂上转换纳米材料展示了多方面的优势，比如发射带窄、自发荧光低和毒性低等。在已研究的上转换纳米颗粒中，无机的具有光开关功能的上转换纳米颗粒由于能够在不同近红外光激发下，产生指定波长的发射光，使其在生物医学方面具有巨大的应用前景，已经引起科研工作者的浓厚兴趣。众所周知，上转换纳米颗粒的蓝紫发射光可以诱发化学反应，从而消灭癌细胞，这在光动力治疗方面具有巨大的应用价值。而红光位于生物组织的可见光光学窗口，具有深的生物组织穿透性，可用于实时成像。此外，近红外激发光，比如808，980纳米(位于第一近红外生物窗口)和1532纳米(位于第二近红外生物窗口)，同样具有深的组织穿透性。然而，在现有的研究中，由于红蓝比(红光与蓝紫光之比)太低以至于在光动力治疗过程中，没法有效实现实时监测或成像。而癌细胞在光动力治疗过程中是不停移动的，因此，在光动力治疗过程中，有效实现实时监测或成像至关重要。此外，在进行光动力治疗之前，必须先确定癌细胞的位置，这样可以避免误伤健康的细胞。相对于第一近红外激发(808和980纳米)，第二近红外激发(1532纳米)由于能够减少自发荧光和光散射，使其具有更深的成像深度。因此，如何开发出具有以下功能的上转换光开关是当前发光材料技术领域的一大难题，即：1.在确保蓝紫光最优化的前提下，大幅提高红光和红蓝比，使得在光动力治疗过程中，能够同时有效实现实时监测或成像；2.能够在1532纳米第二近红外光的激发下，产生高强度红光，用于实时成像，从而在进行光动力治疗之前，确定癌细胞的位置，避免误伤健康的细胞。

发明内容

为了克服现有技术的缺点和不足，本发明的首要目的在于提供一种用于光动力治疗的上转换纳米光开关材料。该上转换纳米光开关属于核-多壳结构设计，即NaErF₄:0.5％Tm@NaYF₄@NaYbF₄:0.2％Tm@NaYF₄，该结构设计可在980纳米第一近红外光的激发下，在确保蓝紫光最优化的前提下，大幅提高红光和红蓝比，使得在光动力治疗过程中，能够同时有效实现实时监测或成像；其次，该结构设计可在1532纳米第二近红外光的激发下，产生高强度红光，用于实时成像，从而在进行光动力治疗之前，确定癌细胞的位置，避免误伤健康的细胞。

本发明的另一目的在于提供上述上转换纳米光开关材料的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种上转换纳米光开关材料，其化学表达式为NaErF₄:xTm@NaYF₄@NaYbF₄:yTm@NaYF₄，即以NaErF₄:xTm为核层，在其外依次包覆NaYF₄钝化层、NaYbF₄:yTm壳层和NaYF₄钝化层；

所述的x＝Tm/(Tm+Er)摩尔浓度，