[发明专利]一种稀土离子纳米碱金属稀土氟化物的近红外荧光探针基质材料及其制备方法无效

专利信息
申请号: 201210435499.X 申请日: 2012-11-05
公开(公告)号: CN102925155A 公开(公告)日: 2013-02-13
发明(设计)人: 宋志国;王雪;李臣;李永进;邱建备;杨正文;尹兆益;周大成;余雪;杨勇 申请(专利权)人: 昆明理工大学
主分类号: C09K11/85 分类号: C09K11/85
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摘要:
搜索关键词: 一种 稀土 离子 纳米 碱金属 氟化物 红外 荧光 探针 基质 材料 及其 制备 方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及生物医学材料和光功能材料技术领域,具体涉及一种稀土离子纳米碱金属稀土氟化物的近红外荧光探针基质材料及其制备方法。

背景技术

荧光技术由于灵敏度高,操作简便,信息量多,近年来被广泛应用于生命领域的研究,比如DNA测序,蛋白质分析,临床诊断,生物成像等。例如,生物探针是生物染色和诊断的最有效的手段。目前生物荧光探针主要有两类,一类是有机荧光分子,如罗丹明,荧光素等。但是这些有机分子的致命缺点是光致褪色,即其荧光强度随着时间的延长很快减退;另一类是新型的半导体纳米颗粒量子点探针,如CdSe,CdS,ZnS,InP,和InAs等,与有机探针相比,他们在生物环境中的稳定性更高,且可以提供稳定的荧光发射,但是上述纳米半导体具有生物毒性,因而应用化存在一定的问题。

由于传统的荧光分子探针的发光大都集中在可见光的范围(400~750nm),这类探针使用的激发光一般来说都是比发光波长更短波长的紫外和可见光。而许多生物体及其组织在紫外/可见光的激发下自身会发射荧光,因而严重干扰生物样品的荧光检测和成像。近红外(NIR)荧光材料的最大吸收波长和发射波长为650~1000nm范围内。在NIR区,生物体及其组织的吸收和发射都非常弱,因而被称为“Biological Window”,该区域内的低背景荧光亦能增加荧光技术的灵敏度。由于生物体对近红外荧光的光散射也非常弱,还使得近红外光能在生物体内能穿透的更深,据文献报道可达2~5cm。这些特点也使得NIR荧光技术在生物成像领域与可见波段的荧光探针相比优势显著。

目前常用的近红外荧光探针主要包括两类:一类是传统的有机NIR染料,包括常见的菁染料(如多次甲菁Cy3-7系列,方酸菁,克酮酸菁等),含四吡咯类的染料(如如卟啉、酞菁等),噻嗪/噁嗪类染料(如耐尔蓝、耐尔红、亚甲基蓝等)等。这类染料由于发展的较早,所以易获得,成本低,物理/化学性质研究的比较透彻,所以是目前这一领域应用的最为广泛的一类NIR荧光材料。但该类探针也存在许多明显的缺点,比如光稳定性很差,Stokes位移很小(Stokes位移是指荧光物质的激发光波长与发射光波长之间的波长差,较大的Stokes位移可以有效的避免激发光对于发射信号光的干扰,利于信号光的成像),水溶性不好等,这些都直接影响着它们在生物研究中的应用。因此,近些年来,有机化学家一直致力于合成出一些光化学/光物理性质更为优异的荧光探针,以克服这些缺点。

第二类近红外荧光探针是近些年来伴随着纳米科技发展而出现的NIR荧光的纳米材料,主要包括半导体量子点和单壁碳纳米管两类。已报道的具有NIR荧光性质的半导体量子点(QD)有CdTe,PbS,PbSe/TeCdHgTe合金等,它们的主要特点是量子产率高,激发谱宽(可以实现多色激发),Stokes位移大。缺点也很明显,那就是重金属离子的潜在毒性,这一点也极大地限制了该类材料在生物体系的应用。而且,QD的荧光还存在闪烁现象,即在光照时,会出现发光的闪烁,通俗地说,就是发光忽明忽暗,这显然对它们在成像领域的应用也是不利的。单壁碳纳米管(SWNT)是另一类新近发现的具有NIR荧光的纳米材料,伊利诺斯州大学的Strano M.S.小组在这方面做了不少工作。身为碳材料的SWNT的生物相容性相对较好,还具有较好的光稳定性,而且荧光寿命较短(小于2 ns,适合于成像应用,但缺点是荧光量子产率低,且易聚集(聚集后荧光即被淬灭),SWNT的分散性也同样是一个问题。

近年来,以氟化物或者氧化物为基质的稀土离子掺杂的上转换荧光探针成为了一类新型的近红外探针。这类探针主要利用980nm波段的近红外光源作为激发光,通过稀土离子的上转换发光特性,发射400~800nm波段的可见发光。这类探针采用980 nm波段的近红外光作为激发光,因此不会激发生物的自荧光,荧光背景噪音低,灵敏度好,另外采用的基质材料安全无毒,是一类新型、安全的近红外生物荧光探针。但这类探针的激发波段只能限于Yb3+的吸收波段,即980 nm波段;另外稀土离子的上转换过程发光效率相对于下转换过程不高,这些不足一定程度上限制了稀土离子掺杂上转换纳米荧光探针的成像深度和使用条件。

发明内容

本发明的目的是克服现有近红外荧光探针效率低、稳定差的不足,提供一种稀土离子纳米碱金属稀土氟化物的近红外荧光探针基质材料及其制备方法,通过下面的技术方案实现。

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