[发明专利]一种石墨烯-稀土上转换复合纳米微球的制备方法及其应用

说明书

本发明涉及一种石墨烯‑稀土上转换复合纳米微球的制备方法及其应用，属于纳米载药材料技术领域。其首先制备组氨酸功能化石墨烯量子点，然后制备石墨烯量子点‑稀土氟化物上转换复合物；对药物进行装载，最后与光热剂金纳米颗粒复合，制得石墨烯‑稀土上转换复合纳米微球。本发明利用组氨酸与稀土离子强的配位能力，实现了对稀土UCNP尺寸和形貌的有效调控；利用纳米石墨烯吸收红外光能力强及能与稀土UCNP间进行高效的能量转移，提高了稀土UCNP材料的上转换发光效率；利用纳米金对上转换发光中可见光部分的吸收产生热，实现药物的光控释放。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯-稀土上转换复合纳米微球的制备方法及其应用，属于纳米载药材料技术领域。

背景技术

镧系元素掺杂的上转换纳米粒子（UCNP）能够将近红外激发光转换为波长更短的可见光或紫外光发射。镧系元素掺杂的UCNP具有背景荧光小、光稳定性好、反斯托克斯位移大和可忽略的生物毒性，已显示出在生物医学及相关领域应用的巨大优势。然而，镧系掺杂的UCNP受到在水介质中稳定性差、功能修饰困难和上转换发光效率不高的限制。目前，广泛采用的溶剂热法所制备的镧系元素UCNP是油溶性材料，通常需要经过“脱去羧基”、“亲水性材料包覆”和“功能修饰”等环节才能用于生物医学领域的研究。材料制备过程复杂，难以规模化生产，而且载药能力十分有限，直接影响到治疗效果。由于光子上转换过程是通过辐射跃迁方式实现的，这些跃迁总是需要很长的辐射寿命，而大多数输入的能量将通过更快的非辐射衰变途径消失。为克服以上不足，研究人员对镧系元素掺杂UCNP材料制备、改性与应用进行了大量基础性研究，并取得一些突破性进展，但提高镧系元素掺杂UCNP材料的上转换发光效率和在水介质中的稳定性和载药能力仍面临极大地担战。

目前，石墨烯功能化方法主要是将石墨烯与功能材料进行简单物理混合而成。石墨烯与功能材料之间并未实现深度的融合，因此不同材料间的协同效应难以得到充分体现。为了解决以上问题，尝试一种将石墨烯和稀土材料通过共价键结合的新功能化途径。

发明内容

本发明的目的是克服上述不足之处，提供一种石墨烯-稀土上转换复合纳米微球的制备方法。

本发明设计合成组氨酸和十八胺共功能化纳米石墨烯，建立一种石墨烯-稀土凝胶纳米微球的制备方法，将其作为抗癌药物载体应用于肿瘤靶向治疗。

石墨烯的功能化是实现其广泛应用的重要前堤和基础性工作。

作为本发明的一个目的，一种石墨烯-稀土上转换复合纳米微球的制备方法，首先制备组氨酸功能化石墨烯量子点，然后制备石墨烯量子点-稀土氟化物上转换复合物；对药物进行装载，最后与光热剂金纳米颗粒复合，制得石墨烯-稀土上转换复合纳米微球。

进一步地，步骤如下：

（1）制备组氨酸功能化石墨烯量子点：将柠檬酸、组氨酸叶酸和十八胺混合物按照摩尔比1:0.5-1.5:0.001-0.01:0.001-0.01在150-220℃下水热反应1-10h，制得组氨酸功能化石墨烯量子点；

（2）制备石墨烯-稀土凝胶纳米微球：

a、采用Y或Gd作为基质，采用Yb或Nd作为敏化剂，采用Er、Tm或Ho作为激活剂进行反应；其中基质：敏化剂的摩尔比为1：2~4；敏化剂：激活剂的摩尔比为1:3~5；

首先将上述稀土混合物溶解于超纯水中，随后滴加步骤（1）制得的组氨酸功能化石墨烯量子点的水溶液进行反应，洗涤后得到石墨烯-稀土配合物；所述稀土混合物：步骤（1）制得的组氨酸功能化石墨烯量子点的质量比为1：3-10；

b、将石墨烯-稀土配合物分散在超纯水中，加入NaF水溶液，使得稀土元素：F离子摩尔比为1：4；继续搅拌50-70min，然后转移到压力反应器中，在150-250℃下加热反应3-24h，冷却至室温，过滤，收集上清液；