[发明专利]用于生物组织和细胞内部荧光温度传感成像的稀土有机框架材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种稀土有机框架材料及其制备方法，尤其是用于生物组织和细胞内部荧光温度传感成像的微纳尺度的稀土有机框架材料及其制备方法。

背景技术

温度是一个常见并且非常重要的物理参数，温度的探测对许多科学和技术领域都有非凡的意义。特别是在生物医学领域，人体组织或细胞内的温度检测和控制对于疾病的预防和治疗都至关重要，例如在利用高强聚焦超声(HIFU,high intensity focused ultrasound)来切除肿瘤的时候，局部温度的检测和控制就非常重要，温度太低则无法达到理想的治疗效果，而太高则会引起组织碳化并可能损伤周围的组织。目前在实施高强聚焦超声时主要使用的温度成像技术是磁共振成像(MRI,Magnetic Resonance Imaging)技术。但运用MRI技术在对生物组织进行温度成像时，会由于组织的运动而造成运动伪影，对温度成像的准确性产生影响。并且其设备笨重且昂贵，所以一种能够代替MRI技术在生物组织内进行温度成像的技术的研发迫在眉睫。

荧光温度探测和成像作为一种新型的温度探测手段，相对于传统的温度计，拥有非接触测量，高灵敏度，抗电磁干扰，空间分辨率高等优势。并且如果作为荧光温度探测和成像的材料生物相容性好，尺寸小，那么就可以用这些材料实现组织内甚至细胞内的温度探测和成像。利用荧光温度探测和成像，可以克服MRI温度成像的缺陷，有望替代MRI作为新型的用于生物体内的温度成像技术。

稀土有机框架材料是由稀土离子和有机配体通过配位作用自组装形成的一种新型材料，其具有丰富的发光特性，发光稳定，测温灵敏度高，空间分辨率高，是一种非常有潜力的荧光温度探测材料。具有合适三重态能级的有机配体，能够有效地向稀土离子传能，从而得到具有强特征荧光发射和高灵敏度的稀土有机框架材料。另外，在双稀土有机框架材料中，两种稀土元素(例如铽和铕)之间的能量传递是对温度敏感的，从而两种稀土离子的荧光强度会随温度的变化呈现出不同的变化趋势。相对于单稀土有机框架材料，由于两种稀土离子的荧光强度随温度呈现出不同的趋势，通过两个荧光强度的比值来测量温度，可以消除探测物浓度、激发强度等外部因素带来的误差，从而实现高灵敏度的自校准荧光温度探测。由于两种稀土离子的发光变化的不同趋势，双稀土有机框架材料的荧光的颜色会随着温度的变化而呈现变化，从而用双稀土有机框架材料可以实现实时的温度成像。

由于上述优势，双稀土有机框架材料是一种非常有潜力的温度探测和成像材料，并有望用于生物体内的温度成像。但是生物领域和其他高科技领域对温度测量的精确性要求是非常高的，目前由于双稀土有机框架材料的在生理温度范围内的测温灵敏度仍不够高，其随温度的颜色变化仍不够明显，仍然无法达到实际应用的要求，从而使其实际测温和成像的应用受到了局限。并且，小尺寸的稀土有机框架材料难以制得，更加限制了其在生物医学领域的应用。所以目前，提高双稀土有机框架材料的测温灵敏度，使其颜色变化足够明显，同时减小其尺寸，才可以使其得到实际应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种测温灵敏度高、颜色变化显著的能够用于生物组织和细胞内部荧光温度传感成像的微纳尺度的稀土有机框架材料及其制备方法。

本发明的用于生物组织和细胞内部荧光温度传感成像的稀土有机框架材料，具有长程有序的晶体结构以及规则的孔道，其分子式为[LnL_x(G)(H₂O)]·(G)_n，其中Ln为稀土Eu和Tb；L为2，4，6-三(4-羧基苯基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(3-羧基苯基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(2-羧基苯基)-1，3，5-三嗪或者2，4，6-三(3，5-二羧基苯基)-1，3，5-三嗪中任一种的阴离子，且L_x为负三价；G表示与稀土离子配位或在晶体孔道内的溶剂分子，为N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMA)或者N，N-二乙基甲酰胺(DEF)；x＝1～3；n＝1～4。

本发明的用于生物组织和细胞内部荧光温度传感成像的稀土有机框架材料的制备方法，采用的是溶剂热方法，包括以下步骤：