[发明专利]一步法合成水溶性的氨基化稀土掺杂氟化钇钠纳米颗粒

说明书

技术领域

本发明涉及一种合成水溶性的无机荧光纳米颗粒的制备方法，尤其是涉及一种一步法合成水溶性的氨基化稀土掺杂氟化钇钠纳米颗粒的制备方法。

背景技术

近年来无机稀土荧光纳米材料越来越引起人们的广泛兴趣，这些材料在一些传统领域例如平板显示器，固态激光器，光储存，光致发射二极管等方面都具有应用价值，然而引起人们更多关注的是其在生物医学方面的应用。相比于传统的荧光标记材料（比如荧光染料和半导体量子点），无机稀土荧光纳米晶具有高的物理化学稳定性，长的荧光寿命，低的毒性和可调谐荧光发射波长等综合优势，是目前普遍看好的新一代生物标记荧光材料。然而，由于纳米荧光标记材料的粒径和分散性对荧光免疫分析的灵敏度、信噪比和动态测试范围至关重要，因此要求颗粒均匀单分散，具有良好的水溶性以及与生物分子较强的结合能力。这些都对纳米发光材料的制备和表面修饰提出了较严格的要求，选择合适的材料体系和制备工艺尤显重要，合成纳米材料后第二步的表面修饰是该类材料实用化的一个关键技术。

目前已知的体系中，氟化钇钠（NaYF₄）由于晶格声子能量较低（~360 cm^-1），是一种理想的稀土掺杂基质材料，Yb³⁺, Tm³⁺以及Yb³⁺, Er³⁺共掺NaYF₄作为高效上转换荧光材料已经受到人们的广泛关注，有关稀土掺杂NaYF₄材料的研究也有很多报道。合成稀土掺杂NaYF₄纳米晶通常利用油酸为表面活性剂，在油相环境中采取水热法或高温热分解法进行合成，所得到的颗粒不具有水溶性，要应用于生物标记必须进行第二步的表面功能化处理：最常见的方法是采取二氧化硅层进行包覆，而SiO₂包覆层的厚度以及形貌控制会极大的影响材料的发光性能；另外一个可行的方法是利用有机高分子（如聚丙烯酸）进行配体交换，即将水溶性高分子连接到纳米颗粒表面，这一方法的效果取决于纳米颗粒与有机高分子的连接能力，不具有广泛适用性。虽然以上这些方法都能实现纳米颗粒的水溶性，但是后期的表面功能化处理无疑增加了合成步骤，而且表面处理的实验条件较难控制，另外对于纳米颗粒的表面的重新处理也会影响到纳米晶的发光性能，这些因素都限制了纳米材料的实际应用（参考文献：Jingning Shan et al., Controlled synthesis of lanthanide-doped NaYF₄ upconversion nanocrystals via ligand induced crystal phase transition and silica coating, APPLIED PHYSICS LETTERS, 91, 123103 (2007); He Hu et al., Facile epoxidation strategy for producing amphiphilic up-converting rare-earth nanophosphors as biological labels, Chem. Mater., 20, 7003–7009 (2008)）。针对以上问题，本发明采取简单的一步合成方法，利用磷酸乙醇胺（O-Phosphorylethanolamine）为表面活性剂，在乙二醇的溶剂中，将硝酸钇，氯化钠和稀土硝酸盐以及氟化铵混合，在高压釜中溶剂热反应即可得到氨基化的稀土掺杂立方相NaYF₄纳米颗粒。合成出的NaYF₄纳米晶表面包覆有磷酸乙醇胺，不但能使纳米颗粒在水溶液中具有较好的分散性，而且通过磷酸乙醇胺的氨基（-NH₂），纳米颗粒能与生物分子进行连接，同时利用纳米颗粒内掺杂稀土离子特定发光对这一连接进行响应，即可应用于异相或均相荧光免疫分析。

发明内容

本发明的目的在于提出一种一步法合成水溶性的氨基化稀土掺杂氟化钇钠纳米颗粒的制备方法。

本发明采用如下技术方案：