[发明专利]基于上转换发光的纳米材料、其制备方法及应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米材料领域，特别涉及基于上转换发光的纳米材料，其制备方法及应用。

背景技术

纳米材料是指由三维空间中至少有一维处于纳米尺度范围的基本颗粒或由基本颗粒为基本单元构成的材料，基本颗粒的总数量在整个材料的颗粒总数中占50%以上。纳米材料由于其独特的尺寸以及物理化学性质，在肿瘤的成像和治疗上有很大的应用潜力。

基于稀土纳米晶体的上转换发光纳米材料（upconversion nanoparticles,UCNPs），是一种在近红外光激发下能发出可见光的发光材料，通常由无机基质及镶嵌在其中的稀土掺杂离子组成。其最大的特点是材料所吸收的光子能量低于发射的光子能量。这种上转换发光具有近红外发光、没有自发荧光和光稳定性好的特点，为生物科学等诸多领域带来了新的机遇。基于稀土纳米晶体的上转换发光纳米材料在生物医学领域，主要应用于：生物成像、生物监测等。

UCNP经过修饰，可以改善其表面性能，例如：一层聚乙烯亚胺修饰的UCNPs，可以担载DNA，用以基因的转染，在无血清存在下，N/P=10的转染条件下，转染效率仅为1.46%。目前尚无对于其在血清存在下，转染效率的研究。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种基于上转换发光的纳米材料，其制备方法及应用，所述基于上转换发光的纳米材料在血清存在下，携带基因的转染效率高。

本发明提供了一种基于上转换发光的纳米材料，包括基底，连接于基底上的聚乙二醇层，连接于基底上的第一聚乙烯亚胺层，连接于所述第一聚乙烯亚胺层上的聚丙烯酸层，以及连接在所述聚丙烯酸层上的第二聚乙烯亚胺层；

所述基底为NaGdF₄:Yb,Er，其中Gd、Yb和Er的摩尔比为78：20：2；

所述基底表面带有锌胺-聚丙烯酸复合物，所述基底通过锌胺-聚丙烯酸复合物与聚乙二醇层和第一聚乙烯亚胺层连接。

优选的，所述基底的制备方法为：

将三氟乙酸钆、三氟乙酸镱、三氟乙酸铒、三氟乙酸钠加入溶剂，在惰性气体氛围中，反应得到基底。

本发明公开了一种基于上转换发光的纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

（A）将锌胺-聚丙烯酸复合物与基底混合反应，得到复合物修饰的基底；

所述基底为NaGdF₄:Yb,Er，其中Gd、Yb和Er的摩尔比为78：20：2；

（B）将所述复合物修饰的基底与聚乙二醇在缩合剂作用下，混合反应，得到聚乙二醇修饰的基底；

（C）将所述聚乙二醇修饰的基底与聚乙烯亚胺在缩合剂作用下，混合反应，得到一层聚乙烯亚胺修饰的基底；

（D）将所述一层聚乙烯亚胺修饰的基底与聚丙烯酸反应，得到中间产物；

（E）将所述中间产物与聚乙烯亚胺反应，得到基于上转换发光的纳米材料。

优选的，所述基底的制备方法为：

将三氟乙酸钆、三氟乙酸镱、三氟乙酸铒、三氟乙酸钠加入溶剂，在惰性气体氛围中，反应得到基底。

优选的，所述反应的温度为140～320℃，所述反应的时间为1.5～2.5小时。

优选的，所述聚乙二醇的数均分子量为8000～15000。

优选的，步骤（B）中所述聚乙烯亚胺与基底的质量比为1：6～15。

优选的，所述聚丙烯酸的数均分子量为80000～150000。

优选的，所述聚丙烯酸与基底的质量比为1:3～8。

本发明公开了一种上述技术方案所述的基于上转换发光的纳米材料或上述技术方案

所述方法制备的基于上转换发光的纳米材料作为基因转染载体的应用。

与现有技术相比，本发明的基于上转换发光的纳米材料，包括基底，连接于基底上的聚乙二醇层和第一聚乙烯亚胺层，连接于所述第一聚乙烯亚胺层上的聚丙烯酸层，以及连接在所述聚丙烯酸层上的第二聚乙烯亚胺层；所述基底为NaGdF₄:Yb,Er，其中Gd、Yb和Er的摩尔比为78：20：2。本发明的纳米材料修饰了两层聚乙烯亚胺，粒径小，稳定性高；由于其Zeta电位提高，因此其结合带负电的DNA的能力较高，尤其是在血清存在的转染条件下，转染效率较高。而且，由于聚乙二醇具有亲水性，其修饰于基底上，增加了所述纳米材料的水溶性。另外，所述纳米材料的毒性低。实验结果表明，本发明所述纳米材料在血清存在下的转染效率达到40%以上。

附图说明

图1为合成基于上转换发光的纳米材料的流程示意图；