[发明专利]双荧光发射峰调控的下转换纳米材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种双荧光发射峰调控的下转换纳米材料及其制备方法与应用。所述下转换纳米材料具有核壳结构，由内向外依次包括作为核层的Er发射层及作为壳层的隔绝层、Nd发射层和钝化层，所述下转换纳米材料的双荧光发射峰分别为1055～1065nm和1520～1535nm。本发明合成下转换纳米材料的条件可控性好，重复性高；所获下转换纳米材料的粒径均一，高度分散；通过聚合物包覆的方法对其表面进行功能化处理，再利用静电相互作用负载荧光淬灭剂，制得激活型的比率型探针，可实现高的组织穿透深度和高时空分辨率；同时能够特异性检测生物体内类风湿性关节炎的炎症因子ONOO^‑。

技术领域

本发明属于材料化学和生物学技术领域，涉及一种双荧光发射峰调控的下转换纳米材料及其制备方法与应用，尤其涉及一种双荧光发射峰调控的镧系离子掺杂的下转换纳米材料及其制备方法与应用。

背景技术

荧光成像技术作为一种无创光学技术，因其反馈迅速、灵敏度高的特点，已广泛应用于实时监测体内疾病的发生和发展。其中近红外二区(NIR-II，1000-1700nm)成像窗口因具有较高的组织穿透深度、较小的光子散射和较低的自发荧光而备受关注。目前代表性的荧光成像探针主要有量子点、单壁碳纳米管、稀土掺杂纳米材料和小分子染料。在众多的近红外二区荧光探针中，稀土掺杂的下转换荧光材料因其具有较窄的发射光谱，较大的斯托克斯位移，较稳定的荧光发射强度和较长的荧光寿命等独特的荧光性能而脱颖而出。稀土掺杂的荧光材料一般包括敏化剂，活化剂和基质，大部分的下转换材料都是单一掺杂活化剂，获得单荧光发射峰，例如，2017年戴宏杰课题组报道了掺杂铒铈的下转换荧光发射纳米材料，通过掺杂铈离子来增强1530nm的荧光发射，来进行生物应用的研究(Nat.Commun.2017，8，737)。2020年杨黄浩课题组报道了染料SeTT和稀土下转换材料的结合，得到了染料1150nm和稀土材料1530nm双发射荧光光谱(Anal Chem 2020，92，6111-6120)。

然而，对于镧系离子掺杂的荧光探针来说，荧光强度的稳定性使得它们对体内小分子的响应性很差，这种非响应性和“always on”的荧光探针没有对病灶区域选择成像的能力，导致生物检测时信噪比低，灵敏度差。因此，如何解决荧光探针的选择成像能力成为亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种双荧光发射峰调控的下转换纳米材料及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种双荧光发射峰调控的下转换纳米材料，所述下转换纳米材料具有核壳结构，由内向外依次包括作为核层的Er发射层及作为壳层的隔绝层、Nd发射层和钝化层，所述下转换纳米材料的双荧光发射峰分别为1055～1065nm和1520～1535nm。

进一步的，所述Er发射层的材料包括MErF₄，所述隔绝层的材料包括MYF₄，所述Nd发射层的材料包括MYF₄/Nd，所述钝化层的材料包括MYF₄，其中，M选自Na、Li、K中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。

本发明实施例还提供了前述的双荧光发射峰调控的下转换纳米材料的制备方法，其包括：

使包含铒盐和第一溶剂的第一混合溶液与包含氟源、碱金属源和第二溶剂的第二混合溶液混合反应，制得Er发射层；

将钇盐前驱体、碱金属盐前驱体、所述Er发射层与第一溶剂混合进行包壳反应，从而在所述Er发射层的表面形成隔绝层，制得Er发射层/隔绝层；

将掺杂钕的钇盐前驱体、碱金属盐前驱体、所述Er发射层/隔绝层与第一溶剂混合进行包壳反应，从而在所述隔绝层的表面形成Nd发射层，制得Er发射层/隔绝层/Nd发射层；