[发明专利]具有上转换发光性能的介孔生物活性玻璃复合材料及制备

说明书

本发明涉及一种具有上转换发光性能的介孔生物活性玻璃复合材料及其制备方法和应用，复合材料包括稀土掺杂的上转换纳米晶以及包裹在上转换纳米晶表面的介孔硼硅酸盐生物活性玻璃，所述稀土掺杂的上转换纳米晶为NaYF₄:xYb³⁺,yRE₁³⁺@NaRE₂F₄核‑壳结构纳米晶或NaYF₄:xYb³⁺,yRE₁³⁺@NaRE₂F₄:mYb³⁺,nNd³⁺@NaRE₂F₄核‑壳‑壳结构纳米晶，其中，RE₁为Tm、Er或Ho，RE₂为Y或Gd，0x≤35mol％，0y≤5mol％，0m≤20mol％，0n≤30mol％。制备方法包括稀土掺杂的上转换纳米晶的制备以及介孔硼硅酸盐生物活性玻璃和稀土掺杂的上转换纳米晶的复合。与现有技术相比，本发明可使生物活性玻璃获得980nm或808nm激发的上转换可见发光，实现对生物活性玻璃降解矿化过程的动态监测，并有效降低对细胞组织的损伤，降低生物组织的自发光效应，提高信噪比。

技术领域

本发明涉及材料制备领域，具体涉及一种具有上转换发光性能的介孔生物活性玻璃复合材料及其制备与应用。

背景技术

生物活性玻璃是一类能对机体组织进行修复、替代与再生、具有能使组织和材料之间形成键合作用的材料。研究表明，生物活性玻璃的降解速率可控，其产物具有促进细胞增殖，增强成骨细胞基因表达的作用。此外，生物活性玻璃矿化生成的羟基磷灰石是重要的骨组织无机矿物相，显示出优异的生物活性以及能够促进骨组织的修复。然而，生物活性玻璃的降解及矿化机理涉及到多种离子间的交换和新相生成等复杂的物理、化学过程，目前还无法精准量化各个阶段的反应进程。同时考虑到生物个体的差异会导致植入体与组织反应程度的不同，因此，发明一种可以对降解及矿化进程实时监测的生物活性玻璃对于理论研究和临床应用都具有非常重要的意义。

上转换发光是一种吸收多个低能光子后发射一个高能光子的反斯托克斯过程，稀土离子掺杂上转换纳米荧光材料具备发射带狭窄、光稳定性好、荧光寿命长等诸多优点。掺杂基质的选取对于获得高效的上转换发光非常重要，以NaLnF₄(Ln＝Y,Gd,Lu)、LaF₃、CaF₂等为典型代表的氟化物由于具有较低的声子能量而成为目前上转换发光的重要基质材料。此外，以808nm及980nm红外光作为上转换发光的激发光，可以有效降低对细胞组织的损伤和生物组织的自发光效应。因此，近年来稀土离子掺杂上转换氟化物纳米发光材料在生物标记、生物成像、载药释药物示踪等领域得到了广泛的研究。

生物活性玻璃矿化过程中会有羟基磷灰石形成，同时也会引入许多高声子能量基团，这些局域环境的变化会对稀土上转换发光的总体强度以及不同波长发光的相对强度有明显的影响。因而，通过在生物活性玻璃基体中复合稀土掺杂上转换发光材料，借助对降解矿化过程的光学信号监测，可以获得对植入体在生理环境下的的动态检测，为生物活性玻璃在骨组织修复的临床应用提供科学依据和精准个体化治疗提供帮助。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种具有上转换发光性能的介孔生物活性玻璃复合材料及其制备与应用，制得的复合材料可实现对生物活性玻璃降解矿化进程的动态监测。

本发明的目的通过以下技术方案实现：