[发明专利]红外光激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于纳米生物材料技术领域，具体涉及800nm红外光激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料及其制备方法。

背景技术

光学编码在数据存储、防伪、分子探针和微球阵列等方面起到十分重要的作用，尤其是生命科学、医药研究和疾病诊断领域。研究人员可以从各类复杂生物体系中的生物样品获得更多的信息，为疾病的诊断和治疗提供更多的科学依据。荧光颜色编码是目前使用最广的方法，如临床上所使用流式细胞仪就是通过选取不同激发波长和发射波长的荧光染料用于多重检测，但是这种检测往往需要多个激发光，而且荧光染料的荧光发射峰较宽，相互之间重叠严重，需要做大量的荧光补偿。所以研究者们又开发出了其他的光学编码方法，比如利用拉曼光谱和荧光寿命进行编码。

荧光寿命编码具有易于解码和分辨率高等优点，而稀土掺杂的上转换材料由于其具有长的荧光寿命、化学稳定性高以及生物毒性低等优点，是一种合适的荧光寿命编码材料。目前报道的稀土掺杂的上转换材料的寿命编码主要是通过调节颗粒的尺寸或是改变稀土发光离子的掺杂浓度来实现。调节颗粒尺寸大小主要是改变反应温度和反应时间，受上转换材料成核生长条件所限，这种方法可以制备得到的不同寿命的材料数量有限。而改变掺杂离子浓度得到的材料其荧光寿命的可调空间有限，编码种类依赖于仪器的分辨率。为此，我们希望发展出一种普适的寿命调节的方法，可以通过此方法制备出不同数量的寿命材料并且得到的材料具有更大的寿命调节空间。拓展其在生命科学、医药研究和疾病诊断领域的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种制备工艺简单、800nm红外光激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料及其制备方法。

本发明提供的800nm红外光激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料，是一种由一核、两层壳（壳1、壳2）组成的核壳结构纳米晶体材料，具体由上转换发光中心核、能量传递层（壳1）和能量吸收层（壳2）三个部分组成；其中，上转换发光中心核用于吸收特定波长的激发光，发射出可见光；能量传递层用于传递能量吸收层与上转换发光中心核之间的能量并且起到隔离能量吸收层与上转换发光中心核的作用，从而防止能量淬灭，同时改变能量传递层的厚度可以改变能量吸收层与上转换发光中心核之间能量传递的时间，从而改变材料的荧光寿命；能量吸收层用于吸收能量，并将其转移到能量传递层。

本发明提供的800nm激发荧光寿命可调的上转换纳米晶体材料，将为荧光寿命编码提供一种新的方法，在生命科学、医药研究和疾病诊断领域有广阔的应用前景。

本发明中，所述上转换发光中心包括基质和发光中心；其中，基质材料为：氟化物、氧化物、硫氧化物或卤化物；所述氟化物为：CaF₂、BaF₂、LaF₃、YF₃、ZnF₂、NaYF₄、NaYbF₄、LiYF₄、KYF₄、NaGdF₄或NaLuF₄；所述氧化物为：La₂O₃、Y₂O₃、Yb₂O₃、Gd₂O₃或Lu₂O₃；所述硫氧化物为Y₂O₂S、CaS₂或La₂S₃；所述卤化物为Cs₃Lu₂Br₉；发光中心材料为Ce³⁺、Pr³⁺、Nd³⁺、Sm³⁺、Eu³⁺、Tb³⁺、Dy³⁺、Ho³⁺、Er³⁺、Tm³⁺、Yb³⁺中的一种或者几种；发光中心的摩尔含量为0.01%~50%；该上转换发光中心核能在一定波长的激发下，发射出相对应的上转换荧光。例如980nm激发下，Tm³⁺为发光中心的材料可以发射出475nm为主的蓝光，Er³⁺为发光中心的材料可以发射出550nm和650nm为主的绿光和红光。