[发明专利]一种水溶性上转换荧光纳米晶材料和其在肿瘤标记物检测中的用途

说明书

本申请涉及生物检测领域，尤其涉及一种水溶性上转换荧光纳米晶材料及其制备方法和在肿瘤标记物检测中的用途。一种水溶性上转换荧光纳米晶材料，该纳米晶的分子式为：PEI‑Na_0.7Li_0.3BiF₄:Yb/Tm。该纳米晶具有良好的水溶性、生物相容性和细胞毒性小的优点，利用其表面的氨基官能团与甲胎蛋白抗体进行共价偶联，制备出的AFP试纸可用于多种肿瘤阳性检测。

技术领域

本申请涉及生物检测领域，尤其涉及一种水溶性上转换荧光纳米晶材料及其制备方法和在肿瘤标记物检测中的用途。

背景技术

检测癌症标记物等的含量是癌症诊断和检测治疗效果的重要指标。甲胎蛋白（AFP）是一种糖蛋白，它属于白蛋白家族，主要由胎儿肝细胞及卵黄囊合成。甲胎蛋白在胎儿血液循环中具有较高的浓度，出生后则下降，至生后2～3月甲胎蛋白基本被白蛋白替代，血液中较难检出，故在成人血清中含量极低。甲胎蛋白与肝癌及多种肿瘤的发生发展密切相关，在多种肿瘤中均可表现出较高浓度，可作为多种肿瘤的阳性检测指标。近些年来，研究人员开发设计了多种传感技术来提高癌症标记物检测的灵敏度和选择性。然而，大多数的检测方法仍然停留在实验室阶段，而且检测一般需要比较昂贵的仪器和专业的技术人员。因此，开发新型便捷的癌症标记物的检测技术是十分必要的。

检测分析试纸这种潜在的即时诊断技术是2007年由Whitesides等人提出的，从那时起，这种技术由于成本较低且便于操作等优势越来越受到人们的广泛关注。近几年来，研究人员开发了多种检测试纸技术检测DNA和蛋白等生物物质。荧光检测是检测试纸技术中应用最为广泛的方法，但是荧光检测有一个很难克服的缺点，就是纸制基底在可见光或紫外光的照射下对激发光的散射比较严重并且会产生背景荧光。

其中可用于荧光检测的上转换荧光纳米材料是一类能连续吸收多个低能量光子并发射出较高能量光子的材料，由主体基质、敏化剂和激活剂组成。相比于传统的发光材料，如有机染料，半导体量子点等，稀土上转换发光材料有许多的优点，例如毒性小，光稳定性好，化学稳定性高等，而且用近红外光激发对生物组织伤害小还可以避免背景荧光的产生，因此经过简单的修饰或与其他材料复合后可以用于对各种生物样本的荧光检测。且在众多稀土掺杂纳米材料的基质，如氧化物(声子能量~500cm^-1)，氟化物(声子能量~350cm^-1)，硫氧化物(声子能量~520cm^-1)，钒酸盐(声子能量~890cm^-1)中，氟化物声子能量较低，能够有效地减小激发态之间的非辐射跃迁带来的能量损失，因此被认为是目前为止最好的上转换发光材料。

另外，上转换荧光纳米材料的生物应用对材料性质有很高的要求，如粒径均一、尺寸较小、荧光强度高、形貌可控、水溶性好以及生物相容性好等。因此对纳米材料的表面修饰十分重要，能使其在水溶液中有良好的分散性和稳定性，且表面配体带有合适的官能团能与蛋白、抗体、核酸或药物等分子相连从而进行生物应用。目前上转换荧光纳米材料的修饰方法有配体氧化、配体剥落、配体交换、层层自组装以及二氧化硅包覆等。表面修饰使纳米材料表面带羧基、氨基、马来酰亚胺等官能团，它们可与目标分子直接共价偶联或通过交联剂共价连接。目前，上转换荧光纳米材料表面修饰的难题是如何通过化学修饰使其生物相容性更好、细胞毒性更小、荧光猝灭程度更小，从而进一步拓展和深入其在生物方面的应用。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本申请的目的是提供一种水溶性上转换荧光纳米晶材料，该纳米晶材料以氟化物Na_0.7Li_0.3BiF₄为基质材料，掺杂了Yb³⁺，Tm³⁺稀土发光离子，并在表面修饰了聚乙烯亚胺使其带有氨基官能团，该纳米晶经修饰后获得良好的水溶性、生物相容性，且可与甲胎蛋白共价偶联，具有细胞毒性小的优点，可在肿瘤标记物检测领域有广泛的应用。

为了实现上述目的，本申请采用了以下的技术方案：