[发明专利]一种多孔稀土掺杂上转换纳米材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于荧光纳米材料制备技术领域，涉及一种纳米材料的制备方法，尤其是涉及一种多孔稀土掺杂上转换纳米材料的制备方法。

背景技术

世界卫生组织近日发布《2014年世界癌症报告》，全球癌症患者的数量正在以惊人的数量增加，2012年全球癌症新增病例达1400万例，死亡病例820万例，预计在20年内，每年癌症新增病例达到2200万，死亡病例1300万，发展中国家受到的危害尤为严重。由于生活方式的变化以及人口老龄化，中国防治癌症的任务十分艰巨。我国2012年新增癌症病例306万例(占全球20％)，癌症死亡220万例(占全球25％)，发病率最高的依次为肺癌、胃癌、肝癌。官方数据显示，到2013年底，中国将有2亿人超过60岁，中国将在未来的一段时间进入癌症高发期。报告预测，根据目前的增速，到2030年，中国年新增癌症病例约500万，年死亡病例380万。而在全球范围内，2010年，全球用于医治癌症的费用高达1.16万亿美元。若在癌症早期发现并治疗，治愈率可以达到80％。因此，为了减轻癌症患者的医治负担，推广癌症疫苗及早期筛查，尤为必要。针对癌症患者早期诊断如三大常规、肿瘤标志物、胃镜等的检查分辨率低，存在很多漏洞，我国通过仪器检查，仅能发现几厘米的中晚期胃癌细胞，而世界水平的癌症检查，也仅限于发现15毫米以上的癌症。

进入21世纪，纳米技术的飞速发展。基于纳米材料的纳米探针及靶向治疗技术，为癌症的早期诊断和治疗提供新的途径，常用的纳米探针有量子点、金纳米棒、金纳米团簇、荧光蛋白、稀土掺杂上转换纳米材料等。量子点具有较高量子产率，但材料中存在的铬等重金属元素有潜在的毒性，且包括金纳米棒、金纳米团簇、荧光蛋白等材料均需要紫外光激发，具有较高的生物背景荧光。而稀土掺杂上转换纳米材料采用980nm近红外激光激发，提高了生物组织成像的信噪比，而且以钆(Gd)、镥(Lu)、镧(La)、钇(Y)为基质的纳米材料，在荧光成像同时具备CT、MRI等多模式成像的功能，在医疗领域中具有很好应用前景。

目前，合成稀土掺杂上转换纳米材料的方法主要包括共沉淀法、水热/溶剂热法和热裂解法。其中，共沉淀法需要后续高于600℃的高温热处理，高耗能且高温会造成纳米材料大量团聚、融合；直接以水做反应介质的水热法可以通过一步反应，制备出所需材料，但所制得的材料多为微米级别的棒状/球状，限制了其在生物成像领域内的进一步应用；热解法采用的前驱体材料及生成的副产物均有较高的毒性，而以李亚东教授为代表的溶剂热法制备的材料为疏水性，需要后续改性处理。

现今，可用于载药的上转换纳米材料多为包覆介孔硅，制备过程繁琐、复杂，需要大量的后续处理步骤，因此产量极低，而且生产成本很高。因此，期待一种工艺简单、易于大规模生产的方法，可以直接制备出多模式成像功能的水溶性稀土掺杂上转换纳米材料，同时又能够作为纳米药物载体，起到肿瘤的实时诊断及治疗作用，进而实现实时动态观察肿瘤的治疗效果。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种简单、快捷制备多孔稀土掺杂上转换纳米材料的方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种多孔稀土掺杂上转换纳米材料的制备方法，该方法为一步水热法诱导“爆炸”合成稀土掺杂上转换多孔纳米材料，具体包括以下步骤：

(1)将稀土氧化物加入到稀盐酸溶液中，搅拌至稀土氧化物完全溶解，旋转蒸发，除去多余的盐酸，制备得到稀土氯化物储液，该储液中稀土氯化物的摩尔浓度为0.1～0.4mol/L；

(2)按照稀土氯化物与添加剂的摩尔比为(1～2)∶(2～9)，向步骤(1)制得的稀土氯化物储液中加入添加剂混合溶液，并充分搅拌20～40min；

(3)按照稀土氯化物与氟化钠摩尔比为1∶(6～12)向步骤(2)制得的添加剂与稀土氯化物储液的混合溶液中，缓慢加入氟化钠溶液，充分搅拌，反应1～3h，制得稀土前驱体；

(4)将步骤(3)制得的稀土前驱体置于反应釜中，进行水热反应；

(5)待步骤(4)水热反应结束后，取出反应产物，离心分离，清洗，干燥，最终制得多孔稀土掺杂上转换纳米材料。

步骤(1)所述的稀土氧化物为氧化钇、氧化镱、氧化铒、氧化铥、氧化钬或氧化钆中的一种或多种。

步骤(2)所述的添加剂分为表面活性剂和发泡剂按摩尔比1∶(6～8)混合的混合物。