[发明专利]稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粒子及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粒子及其制备方法，包括有以下步骤：1)配置硝酸钙、稀土硝酸盐的混合溶液；2)往上述混合溶液中添加螯合剂聚丙烯酸，经高能超声探头超声处理，得到胶态溶液；3)配置磷酸氢二铵水溶液，室温下，将磷酸氢二铵水溶液迅速倒入步骤2)所得胶态溶液中，搅拌混合均匀，利用稀硝酸调节pH值，将所得溶液在60～80℃下蒸发水分，得到凝胶；4)将凝胶进行煅烧，保温，制得稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粉体。本发明的有益效果：通过本发明方法制备出的稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粒子，合成温度低，尺寸保持在纳米尺度，通过溶胶凝胶方法，有效减少颗粒之间的团聚现象。

技术领域

本发明涉及一种稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粒子及其制备方法，所制备的荧光纳米粒子可以用于细胞荧光标记与检测。

背景技术

随着纳米技术的发展，各种新型纳米材料在肿瘤早期诊断和治疗上展现出明显的优势。荧光探针对肿瘤细胞进行标记后，可以实现癌症的早期诊断，受到人们的广泛关注。无机纳米荧光探针材料相比于有机荧光染料展现出独特性能，比如光学稳定性好，寿命长，可实现多色标记等。目前，无机荧光探针材料主要有量子点、金属纳米粒子、稀土发光纳米粒子等，但是这些材料存在一定的细胞毒性。

磷酸钙例如羟基磷灰石和β-磷酸三钙，具有良好的生物相容性和生物活性，临床上作为补骨材料已得到广泛应用。另外，研究表明稀土离子掺入磷酸钙晶体结构后可以发射出稳定的荧光，形成一种生物相容的可用于细胞标记的荧光探针材料。

目前，沉淀法是制备稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粒子的常用方法。然而，沉淀法制备出的粒子具有粉体易团聚、元素比例难精确控制、掺杂元素分布不均匀等缺点。针对上述问题，发明一种聚丙烯酸溶胶凝胶法制备稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粒子，粉体团聚程度低且元素比例可精确控制。

发明内容

本发明提出了一稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粒子的制备方法，所制备出的稀土掺杂纳米粒子尺寸分布为30～80nm，且分布均匀，同时具有较高强度荧光性能，粉体团聚程度低，稀土掺杂量为0.1％～4％，且稀土掺杂量及共掺杂比例可按需调节。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案：稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粒子的制备方法，其特征在于包括有以下步骤：

1)配置硝酸钙、稀土(REs)硝酸盐的混合溶液；

2)往上述混合溶液中添加螯合剂聚丙烯酸(PAA)，经高能超声探头超声处理，得到胶态溶液；

3)配置磷酸氢二铵水溶液，按照(Ca+REs)/P摩尔比为1.5～1.67，室温下，将磷酸氢二铵水溶液迅速倒入步骤2)所得胶态溶液中，搅拌混合均匀，利用稀硝酸调节pH值为2～3，将所得溶液在60～80℃下蒸发水分至其体积缩小为原体积的1/5～1/4，得到凝胶；

4)将凝胶进行煅烧，保温，制得稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粉体。

按上述方案，所述的稀土硝酸盐中的稀土元素为Eu、Gd、Tb和Tm中的任意一种或它们的混合。

按上述方案，步骤1)中所述的硝酸钙和稀土硝酸盐混合后的总摩尔浓度为0.015M～0.1002M，REs/(Ca+REs)的摩尔比为0.1％～4％。

按上述方案，步骤2)所述聚丙烯酸加入后浓度为0.1mg/ml～0.7mg/ml。

按上述方案，步骤3)中所述的磷酸氢二铵水溶液浓度为0.01M～0.06M。

按上述方案，步骤4)中凝胶煅烧温度为400～500℃，保温时间为1～4小时。

任意一项制备方法所得的稀土掺杂磷酸钙荧光纳米粒子。

按上述方案，所述的稀土掺杂磷酸钙纳米粒子的尺寸为30～80nm，形貌为板片状或近似球形。