[发明专利]镧系掺杂氟化物发光纳米微粒的原位表面修饰方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种镧系掺杂氟化物发光纳米微粒的原位表面修饰方法。

背景技术

生物学研究的一个主要目标就是在细胞、组织和活体等不同层面上认识生物分子间复杂的时空相互作用，研究这些作用的一个有效手段就是引入外来发光标记材料进行体内细胞呈像和体外分析检测等。在过去几十年中，发光标记材料极大的促进了生物学研究的进步和发展，而这些进展反过来对发光标记材料也提出了越来越高的要求，因此长期以来不断开发新的、性能更好的新型发光标记材料也一直都是一个热点研究方向。经过多年发展，发光标记材料得到了极大的丰富和发展，除了早期的有机大分子类发光物质以及由其发展形成的复合发光微球，新型半导体纳米晶(量子点)也已被成功应用与生物标记。近年来，考虑到镧系掺杂发光纳米微粒具有化学稳定性好、毒性低、发光效率高、Stokes位移大、不会光漂泊(Photobleaching)和闪烁(间歇性发光，Blinking)等一系列特点，这类材料也已被发展成为一类新型的具有巨大发展前景的生物发光标记材料。

生物标记实验大多在水溶液中进行，因此要求纳米微粒必须具有亲水的表面；另外，实验中常常需要在纳米微粒表面连接上蛋白质、抗体/抗原或生物素等生物分子，以便使其选择性地结合到细胞或生物组织中的特定部位对其进行成像，这又要求纳米微粒表面具有一定的化学官能团；此外，在活细胞或活生物体标记实验中，还要进一步保证纳米微粒具备生物相容性(即没有细胞毒性)。镧系掺杂发光纳米微粒通常都不具备上述性质，目前常用的方法是在纳米微粒合成好之后，通过表面化学修饰赋予其相应的物理化学性质。然而，由于表面化学修饰方法极大地依赖于待修饰微粒的初始表面物理化学属性，包覆之前一般要对微粒表面进行预处理，或使用特殊的包覆原料，因此包覆工艺通常比较复杂且费时费力。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺点，提供一种简单易行的生物标记用镧系掺杂氟化物发光纳米微粒的原位表面修饰方法。

本发明的原理是在制备纳米微粒的初始反应溶液中加入表面包覆剂，利用表面包覆剂与金属离子的作用在纳米微粒的生长过程中使表面包覆剂原位结合在纳米微粒表面，形成表面包覆层，最终赋予纳米微粒相应的物理化学性质。

本发明的镧系掺杂氟化物发光纳米微粒的原位表面修饰方法，包括以下步骤：

1)将具有亲水和生物相容性的含氨基或羧基化学官能团的高分子材料溶于盐酸、水或乙醇中，配制质量浓度为0.5-5％的表面包覆剂溶液；

2)向表面包覆剂溶液中加入稀土氯化物以及镧系氯化物，稀土氯化物∶镧系氯化物∶表面包覆剂的重量比为60～93∶2～20∶5～20，搅拌10-30分钟后，再加入NH₄F，稀土氯化物+镧系氯化物∶NH₄F的摩尔比为1∶3或1∶2，调节混合液的pH值在5-7之间；

3)将步骤2)制得的混合液在敞开体系下加热到60-95℃保温1-5小时或置于密闭容器中加热到150-230℃保温20-30小时，反应过程需要持续对反应溶液进行搅拌，反应完毕过滤或离心分离，并经反复洗涤，即可。

上述的含氨基的高分子材料可以为聚乙烯亚胺，含羧基的高分子材料可以是壳聚糖。

所说的稀土氯化物可以是LaCl₃、GdCl₃或YCl₃中的一种，或者是LaCl₃、GdCl₃、YCl₃分别与NaCl按摩尔比1∶1的混合物。

镧系氯化物可以是CeCl₃、TbCl₃、EuCl₃、SmCl₃、NdCl₃、TmCl₃、YbCl₃、ErCl₃或DyCl₃中的一种或几种。

本发明的有益效果在于：

1)制备过程简单易行，快速方便。

2)适用范围广，能适应具有不同组成的镧系掺杂发光纳米微粒的表面修饰，通过改变镧系掺杂发光纳米微粒的组成可获得具有不同光学性质的发光纳米微粒，以适应不同的生物标记需要。

3)表面包覆层为具有亲水、生物相容(无细胞毒性)、且含有氨基或羧基等化学官能团的高分子材料。通过改变包覆剂的成分能适应不同的合成环境。

附图说明