[发明专利]一种铕掺杂羟基磷灰石荧光纳米粒子的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铕掺杂羟基磷灰石荧光纳米粒子的制备方法。

背景技术

羟基磷灰石（HAP）化学成分、晶体结构与人体骨骼中的无机盐十分相似，具有良好的生物相容性，已在骨缺损治疗中得到了广泛应用。近年来，随着纳米技术的发展，HAP纳米材料所具有的独特性能日益被体现出来，例如HAP纳米粒子的高比表面积能够提高陶瓷的断裂韧性，HAP纳米相陶瓷可以提高骨融合性，HAP纳米粒子可作为药物或基因载体。特别地，近年来稀土掺杂HAP纳米粒子作为生物学荧光探针的研究也受到了人们的关注，有望成为一种新型的无机荧光探针材料，用于细胞标记。

稀土掺杂HAP的研究早先是用于激光器基质材料。后来，人们又开展了稀土掺杂HAP作为荧光探针的应用研究，对稀土掺杂HAP纳米粒子荧光探针的制备方法开展了相关研究。例如，采用沉淀法在低温（37℃）于水-乙醇介质中合成了稀土掺杂磷灰石纳米晶；通过添加NH₃⁺-CH₂CH₂-PO₄H^-改进了沉淀法制备工艺，减小了粒子尺寸，提高了其稳定性，在80℃于水介质中获得了稳定的4nm×12nm的针状Ln³⁺掺杂磷灰石纳米粒子；采用沉淀法，直接添加DNA吸附到粒子表面起到稳定作用，制备了稳定的具有一定结晶度的铕和铽掺杂磷灰石荧光纳米粒子（50nm×200-300nm棒状晶体）；采用阳离子表面活性剂作为模板合成了20-40nm×100-200nm、介孔的棒状Eu³⁺掺杂HAP纳米粒子；通过添加2-氨基乙基膦酸采用沉淀法制备了平均尺寸为30nm的Eu³⁺掺杂磷灰石纳米粒子，降低了粒子尺寸。

对于稀土掺杂HAP荧光纳米粒子，荧光强度与其结晶度成正相关性。为了提高其结晶度，可以通过加热提高反应体系的温度来提高其结晶度，或者在一定温度下煅烧来提高其结晶度。前者可以在一定程度上提高其结晶度，但是相对于后者提高的幅度有限；而后者虽可以很大程度提高其结晶度，但煅烧处理会造成晶粒的过度长大。也就是说，对于稀土掺杂HAP荧光纳米粒子，在粒子尺寸与荧光强度之间存在着相互矛盾的关系。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术而提出一种铕掺杂羟基磷灰石荧光纳米粒子的制备方法，其对沉淀法进行改进，通过添加生物相容的稳定剂结合超声分散技术得到稳定的铕掺杂HAP荧光纳米粒子悬浮液，并通过水热处理提高其结晶度进而改善其荧光性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种铕掺杂羟基磷灰石荧光纳米粒子的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

1）配置氯化钙和氯化铕的混合水溶液，控制Ca²⁺和Eu³⁺的总浓度为0.0334mol/L，且Eu/(Ca+Eu)摩尔比为0.1-4%，配置磷酸氢二钠水溶液，控制PO₄^3-浓度为0.02mol/L，按照摩尔比(Ca+Eu)/P＝1.67，室温下将100mL磷酸氢二钠水溶液迅速倒入100mL氯化钙和氯化铕的混合水溶液中，搅拌混合均匀，反应15分钟后，离心得到沉淀物，用去离子水冲洗3次后重新分散到200mL去离子水中；

2）加入稳定剂，高能超声探头超声分散处理4-8分钟，得到稳定的悬浮液；

3）用高压灭菌锅对悬浮液进行水热处理，得到铕掺杂羟基磷灰石荧光纳米粒子稳定悬浮液。

按上述方案，所述的水热处理的温度121℃，时间为0.5-1.5小时。

按上述方案，所述的稳定剂为多糖类物质肝素钠，其浓度在0.2-0.6mg/mL。

所述的铕掺杂羟基磷灰石荧光纳米粒子稳定悬浮液中的铕含量在0.1-4%（即Eu/(Ca+Eu)摩尔比）之间，所得铕掺杂羟基磷灰石荧光纳米粒子在透射电镜下主要为10-30nm近似球形和10-30nm×20-100nm短柱状纳米粒子，动态光散射检测的平均粒径为73.6nm-119.4nm，zeta电位为-32.9mV--49.5mV，394nm激发下在592nm、618nm和700nm出现明显的发射峰，荧光显微镜下发射出强的红色荧光。

本发明主要的反应机理是：本发明涉及到化学反应如下式所示：