[发明专利]一种石墨烯量子点-稀土上转换纳米复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种石墨烯量子点‑稀土上转换纳米复合材料及其制备方法和应用，组氨酸‑己二胺功能化石墨烯量子点的制备：将柠檬酸、组氨酸和己二胺混合均匀并用去离子水充分溶解，其中柠檬酸、组氨酸和己二胺的摩尔比为1:0.6:0.1～1:1.2:0.5，将混合物在150‑200℃加热反应0.5‑4h，得到组氨酸‑己二胺功能化石墨烯量子点，然后经过原位水热合成复合物，制备得到的复合材料能够用于设计检测癌胚抗原CEA的上转换生物传感纳米平台。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯量子点-稀土上转换纳米复合材料及其制备方法和应用，属于复合材料制备技术领域。

背景技术

上转换纳米粒子（UCNPs）可以逐步吸收两个或两个以上低能量的光子并发射出高能量的光。迄今为止，UCNPs已经成为极具潜力的新一代荧光探针。与半导体纳米晶体和有机染料不同，UCNPs具有优异的光学和化学性质，如背景荧光小、良好的光稳定性、大的反斯托克斯位移和极低的生物毒性。然而，由于目前所制备的稀土上转换纳米材料光子上转换效率差，在很多应用上受到限制。基于镧系元素的UCNP的光子上转换过程是通过发生辐射跃迁来实现的，这些跃迁总是需要非常长的辐射寿命，大部分输入能量是通过更快的非辐射衰减方法损失的，尤其是声子耦合和表面淬火。目前已有一些方法用于增强上转换发射以提高光子上转换效率。Wisser等报道了以ATTO 542为光敏剂提高上转换量子产量的简单策略(Wisser M D, Fischer S, Siefe C, et al. Improving quantum yield ofupconverting nanoparticles in aqueous media via emission sensitization[J].Nano Letters, 2018, 18, 2689.)。由于ATTO 542辐射率高，荧光发射和Er3+的绿色发射之间的光谱有效重叠，ATTO 542的引入可以通过发射染料敏化产生上转换发射的增强。尽管已经取得了这些进展，但开发一种更有效的方法来合成具有更高上转换量子收率的水溶性镧掺杂无机纳米材料仍然是研究热点。

癌胚抗原(CEA)是最早发现的肿瘤抗原之一，是结直肠癌、胃肠道癌、肺癌和乳腺癌的标志物(Hirosawa T, Itabashi M, Ohnuki T, et al. Prognostic factors inpatients undergoing complete resection of pulmonary metastases of colorectalcancer: a multi-institutional cumulative follow-up study[J]. Surg. Today,2013, 43, 494.)。CEA的浓度水平对于监测各种癌症的治疗反应和复发情况具有重要意义，因而建立快速、准确、灵敏的CEA检测方法可为癌症筛查提供一种方法。目前，CEA的检测方法主要有酶联免疫吸附测定、量子点标记、电化学发光免疫分析法、电化学传感器、放射免疫分析法和荧光免疫测定等。它们大多涉及抗原抗体免疫分析，需要酶的参与。这些方法不仅实验条件严格，成本高，仪器复杂，而且由于酶易失活，导致稳定性和耐久性不足。而放射免疫分析会使操作者暴露于潜在的安全危险中，需要特殊的废物处理。其中，荧光免疫法具有相对简化、灵敏度高、成本效益好等优点。然而，目前以有机染料或无机量子点作为荧光体的荧光免疫分析方法仍存在很大的挑战。一方面，荧光团本身的化学不稳定性通常会引起光漂白效应。另一方面，有机染料的斯托克斯位移小容易导致其发生自吸收。此外，在紫外可见光的激发下，荧光分子极易受到来自生物分子和其他物种的背景干扰。这些问题的存在极大地限制了荧光免疫传感器灵敏度、选择性和可靠性的提高。近年来，稀土上转换纳米粒子由于毒性低、化学稳定性及光稳定性好、发射带隙窄，及荧光寿命长等优点，特别是红外光作为激发光源使得上转换发光纳米材料具有较厚的光穿透深度、对生物组织几乎无损伤和无背景光干扰，被广泛应用于生物物质的测定。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种石墨烯量子点-稀土上转换纳米复合材料及其制备方法和应用。