[发明专利]一种基于稀土上转换材料的聚偶氮苯多功能纳米粒子的制备方法

摘要

本发明公开了一种基于稀土上转换材料的聚偶氮苯多功能纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：1)NaYF4:Tm3+,Yb3+,Tm3+/NaYF4核/壳上转换纳米粒子的合成；2)采用反相微乳液法，在疏水性的UCNPs的表面包覆一层二氧化硅壳层，并用MPS硅烷偶联剂对其进行功能化修饰，使粒子表面带有碳碳双键，为后续的聚合反应做准备；3)以光响应的偶氮苯为交联剂，甲基丙烯酸为单体制备双重响应外壳；4)刻蚀硅层制得内核为稀土纳米粒子外壳为双响应壳层蛋黄结构的多功能纳米粒子。本发明利用稀土纳米粒子对近红外激光的上转换效应，产生的紫外光、可见光能使微球外壳偶氮苯基元在“光开关”作用下控制释放药物，并为解决载体的刺激响应性局限于紫外区的难题提供新的思路和途径。

主权项

1.一种基于稀土上转换材料的聚偶氮苯多功能纳米粒子的制备方法，其特征在于：该纳米粒子具有蛋黄结构，内核为同质核壳的稀土氟化物纳米粒子，其化学式为：NaYF4:0.5%Yb3+, 30%Tm3+ / NaYF4纳米粒子，外核为以偶氮苯为交联剂的聚甲基丙烯酸壳层，其制备方法包括如下步骤：（1）制备NaYF4: 0.5%Yb3+, 30%Tm3+ / NaYF4核/壳上转换纳米粒子：a)：在四口烧瓶中加入1‑十八烯和油酸，之后分别加入氯化钇水溶液、氯化镱水溶液和氯化铥水溶液，将混合溶液在氮气气氛下缓慢升温至120 ℃ ~ 150 ℃，以除去反应体系中的水分和氧气，随后继续升温至150 ℃ ~ 200 ℃保温50 min ~ 60 min后移除加热套，自然冷却至室温后，将氢氧化钠甲醇溶液和氟化铵甲醇溶液混合均匀后快速加入四口烧瓶中搅拌1 h ~ 2 h；缓慢升温至100 ℃ ~ 150 ℃除掉甲醇和水分，随后快速升温至260 ℃ ~ 300 ℃保温60 min ~90 min；冷却至室温后，向反应烧瓶中加入乙醇沉淀产物，离心并用乙醇洗涤，离心速率为5000 ~ 10000 转/分钟，离心时间为10 min ~ 20 min，产物分散于氯仿中待用；b)：在四口烧瓶中加入1‑十八烯、油酸和YCl3水溶液，将混合溶液在氮气气氛下缓慢升温至120 ℃ ~ 150 ℃，除去反应体系中的水分和氧气，随后继续升温到150 ℃ ~ 200 ℃保温50 min ~ 60 min；移除电热套，让反应溶液自然冷却至室温；加入步骤a的分散在氯仿中的NaYF4: 0.5%Yb3+/30%Tm3+/ NaYF4上转换纳米粒子并搅拌，后缓慢升温至80 ℃ ~ 100 ℃，除去氯仿，然后降至室温；将氢氧化钠甲醇溶液和氟化铵甲醇溶液混合均匀后快速加入到四口烧瓶中并搅拌1 h ~ 2 h，缓慢升温至100 ℃ ~ 150 ℃除掉甲醇和水分，随后快速升温至260 ℃ ~ 300 ℃，并保温60 min ~ 90 min；冷却至室温后，向反应烧瓶中加入乙醇沉淀产物，离心后用乙醇洗涤产物，离心速率为5000 ~ 10000 转/分钟，离心时间为10 min ~ 20 min，产物分散于环己烷中待用；（2）制备二氧化硅包覆纳米核壳微粒SiO2@ NaYF4 / NaYF4：在三口烧瓶中加入表面活性剂CO‑520、环己烷和步骤b的上转换纳米粒子环己烷溶液，搅拌5 min ~10 min后加入氨水，密封超声20 min ~ 30 min；加入正硅酸乙酯后搅拌20 h ~ 30 h；继续加入MPS硅烷偶联剂搅拌20 h ~ 30 h；反应完成后，加入丙酮破乳，离心分离产物UCNPs@SiO2，离心转速为500 ~ 800转/分钟，用乙醇溶液洗涤产物2 ~ 4次，最后分散在乙醇中待用；（3）制备4,4′‑二甲基丙烯酰胺偶氮苯：首先合成4,4′‑二硝基偶氮苯：将对硝基苯胺溶于浓硫酸和去离子水的混合液中，边搅拌边加入过硫酸铵，反应1 h ~ 2 h后冷却至室温，过滤得到黄棕色沉淀物，洗涤沉淀物至中性，40 ℃ ~ 60 ℃真空烘干；其次，合成4,4′‑二氨基偶氮苯：将4,4′‑二硝基偶氮苯溶于乙醇和去离子水的混合液中，边搅拌边缓慢加入硫化钠，升温至80 ℃ ~ 100 ℃后回流，回流反应时间为20 min ~ 40 min，冷却至室温后过滤，将沉淀物在乙醇中重结晶后，40 ℃ ~ 60 ℃真空烘干得到产物；最后，4,4′‑二甲基丙烯酰胺偶氮苯的合成：将4,4′‑二氨基偶氮苯溶于氯仿中，加入甲基丙烯酸和EDC•HCl，在N2保护下搅拌，反应停止后，水洗反应溶液，取下层有机溶液，旋蒸除去氯仿溶剂后得到粗产物，将粗产物在乙醇中重结晶，40 ℃ ~ 60 ℃真空干燥后得到产物；（4）制备稀土上转换发光材料/聚偶氮苯复合纳米粒子：将乙烯化UCNPs @ SiO2微球超声20 min ~ 30 min分散在乙腈中，然后加入BMAAB交联剂、PAA pH响应性单体、DVB助交联剂和AIBN引发剂，装上油水分离器、回流冷凝管，氮气置换4 ~ 5 次以除掉反应容器中的空气，接上氮气包，升温至80 ℃ ~ 100 ℃后保温15 min ~ 20 min，继续升温至100 ℃ ~ 120 ℃，在3 h ~ 4 h内将反应溶剂蒸出一半后停止反应，并向反应溶液中加入对二苯酚，待溶液冷却至室温后过滤得到产物，乙醇洗涤至离心上层清液为无色，将核壳结构微球分散在无水乙醇中，加入氢氟酸，搅拌20 h ~ 30 h后离心，洗涤上层离心清液至无色，30 ℃ ~ 60 ℃真空干燥得到的产物。