[发明专利]基于光子晶体效应增强稀土掺杂上转换纳米粒子发光的非接触式胆固醇传感器及其制备方法

说明书

一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)蛋白石光子晶体效应增强LiErF₄:0.5％Tm³⁺@LiYF₄稀土掺杂上转换纳米粒子发光的非接触式胆固醇传感器及其制备方法，属于荧光传感器技术领域。本发明利用旋转喷涂法将LiErF₄:0.5％Tm³⁺@LiYF₄上转换纳米粒子与PMMA光子晶体复合，利用光子晶体带隙同激发光场的耦合效应来增强激发光场使得LiErF₄:0.5％Tm³⁺@LiYF₄上转换纳米粒子的发光强度显著提升，进而提高检测胆固醇的灵敏度，同时构建了一种非接触式荧光传感器。该荧光传感器对胆固醇的检测具有灵敏度高，特异性好和稳定性强的优点，在全血检测中具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于荧光传感器技术领域，具体涉及一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)蛋白石光子晶体效应增强LiErF₄:0.5％Tm³⁺@LiYF₄稀土掺杂上转换纳米粒子发光的非接触式胆固醇传感器及其制备方法，该传感器可以在血清中检测胆固醇方面得到应用。

背景技术

胆固醇是人体组织细胞不可缺少的必需物质，在基本的细胞生命活动中起着至关重要的作用。健康人血清胆固醇水平为2.60～5.20mmol/L，研究结果表明人体血液中高水平的胆固醇会导致动脉粥样硬化、心脑血管疾病；而低水平的胆固醇会增加脑出血的风险并降低身体的抵抗力。胆固醇水平是临床生化检查和预防心血管疾病的重要指标。因此，测定血液中的胆固醇对于维持身体健康具有重要的现实意义。

目前胆固醇检测有比色法、高效液相色谱法、电化学分析、化学发光和荧光法。其中，荧光技术已成为实时检测活细胞、血清和组织中胆固醇的重要方法。尽管该方法取得了许多进展，但大多数使用的有机染料和纳米发光材料的激发光源为紫外或可见光，而生物分子在此区域具有很强的吸收，容易产生生物自发荧光，严重影响检测灵敏度。因此，探索一种高灵敏度、无干扰和可回收的荧光方法来监测胆固醇水平仍然是一个挑战。

稀土掺杂上转换荧光材料纳米颗粒由于其无自荧光、无漂白现象和组织穿透度深的优点，在荧光传感器的构建中受到了广泛关注。然而，由于稀土离子吸收截面小，荧光量子产率低，限制了其在生物荧光传感器中的进一步应用。因此提高上转换荧光强度以提高生物检测的灵敏度是非常重要的。利用光子晶体效应已成为了一种提高上转换发光强度的有效手段。因此，开发基于光子晶体效应增强稀土掺杂荧光材料的荧光探针或系统，用于血清中胆固醇的高灵敏度检测，具有重大的实际意义和应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于PMMA蛋白石光子晶体效应增强LiErF₄:0.5％Tm³⁺@LiYF₄稀土掺杂上转换纳米粒子发光的非接触式胆固醇传感器及其制备方法。本发明旨在利用光子晶体效应来增强上转换发光，进而提高检测的灵敏度。通过构建非接触式传感器，提供一种无干扰和可回收利用的检测胆固醇荧光的方法，该传感器可以在血清中检测胆固醇方面得到应用。

本发明首先制备LiErF₄:0.5％Tm³⁺@LiYF₄上转换纳米粒子与PMMA蛋白石光子晶体复合薄膜来增强上转换发光进而提高检测的灵敏度，并构建了一种非接触式荧光传感器。基于胆固醇级联反应产生的3,3',5,5'-四甲基联苯胺(TMB)氧化产物(Ox TMB)对LiErF₄:0.5％Tm³⁺@LiYF₄上转换纳米粒子强近单色红光的猝灭作用，根据红光强度变化与胆固醇浓度的线性关系来定量检测胆固醇。该荧光传感器对胆固醇的检测具有灵敏度高，特异性好和稳定性强的优点，在全血检测中具有广阔的应用前景。