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共沉淀法制备上转换纳米颗粒及表面修饰并用于生物检测

更新时间:2023-07-24点击次数:366

共沉淀法制备上转换纳米颗粒及表面修饰并用于生物检测

镧系掺杂的上转换发光纳米粒子将近红外辐射转化为波长较短的荧光(例如可见光),而且具有固有的优势,包括自身荧光弱,生物相容性好,发射峰窄,光化学稳定性高等。克服了以往的下转换荧光传感器(如量子点、金纳米粒子等)信噪比低,可能对细胞和器官造成损害,以及光线穿透深度低等缺点,已经被广泛应用在已经被广泛应用在生物检测(DNA/RNA、重金属离子、病毒和酶等)中。

本文主要介绍了上转换发光纳米材料的制备和表面修饰,首先通过共沉淀法制备尺寸均一且分散性良好的上转换发光纳米粒子NaYF4: Yb/Er/Nd核。然后通过外延生长法包裹了掺Nd的外部上转换纳米颗粒壳层,获得了核壳NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd。由于Nd的掺杂改变了合成UCNPs的激发波长,合成的UCNPs可由808 nm近红外光激发,不存在激光照射时造成生物组织或者体液过热现象,不会对生物组织造成损害。808 nm的近红外光也具有特别深的组织穿透性,在体内成像和体内检测方面也有很大的研究前景。

1.油酸包裹NaYF4: Yb/Er/Nd的合成

具体步骤如下:首先将0.77 mmol Y2(CH3COO)3;0.2 mmol Yb2(CH3COO)3; 0.002 mmol Er2(CH3COO)3;0.001mmol Nd2(CH3COO)3;10 ml油酸和15 ml 1-十八烯在100 mL三口烧瓶中搅拌均匀。并在氮气保护下升温至140 ℃反应半小时。

待反应溶液自然冷却到50℃,将含有4 mmol NH4F 2.5 mmol NaOH的甲醇溶液加入烧瓶中,在集恒温加热磁力搅拌器中孵育半小时,紧接着升温至110℃,在真空环境下反应30 min,然后加热至305 ℃,在氮气环境下反应1.5 h,最后待反应液冷却到室温后,加入乙醇溶液得到沉淀并离心分离。所得沉淀用环己烷和乙醇混合溶液离心清洗三次,分散至20 ml环己烷中。

2.无配体核壳 NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd的合成

采用酸处理去除配体的方法制备无配体核壳结构UNCPs。将乙醇加入均匀分散在环己烷(1 mL)中的油酸包覆的核壳纳米粒子(0.2 mmol)。混合物在低速离心机中以6000 rpm离心 3 min,得到上转换纳米粒子沉淀。将1ml 0.1 M HCI溶液加入到沉淀收集到的上转换发光纳米材料中,在45℃超声波清洗器中超声反应1 h。加入2 ml环己烷,将油酸配体萃取到环己烷层中,随后抽取含有上转换发光纳米材料的水层,在高速离心机中以14000 rpm离心30 min。收集的无配体核壳UCNPs沉淀,用去离子水洗涤产物三次,可得到无配体核壳的NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd上转换纳米材料,最后将其再分散在10 ml的去离子水中。

3.PAA修饰NaYF4:Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd的合成

200 mgPAA 36 ml超纯水加入到四氟反应釜中,用1M NAOH调节PH值至8。接着逐滴加入2 ml 0.2 M无配体核壳UCNPs沉淀。搅拌2h后,加热到160℃反应1.5 h,直至除去反应液中水分。接着将反应釜置于烘箱中,调至160℃反应两小时。待冷却至室温后,以14000 rpm离心沉淀,并用去离子水洗涤产物三次,得到PAA-NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd的上转换发光纳米材料。

4.适配体修饰PAA-NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYFa: Nd的合成

首先将4 mg PAA-NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd的上转换发光纳米材料、3.4 ml DMSO置于离心管中超声30 min分散均匀。取200 ul 0.2M EDC溶液、400 ul 0.2MNHS溶液和1ml 5nmol氨基配体溶液加入到反应液中常温搅拌24小时。以14000rpm高速离心30 min获得沉淀,用DMSO和超纯水洗涤沉淀,最后将所得沉淀分散在l ml Tris-HCl缓冲液(PH=7.2)中,之后就可以用于生物检测。


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油溶上转换纳米颗粒:

激发:980nm/808nm/1532nm,发射:红光/绿光/蓝光


水溶上转换纳米颗粒:

激发:980nm/808nm/1532nm,发射:红光/绿光/蓝光


PAA修饰上转换纳米颗粒(表面带羧基,水溶):

激发:980nm/808nm/1532nm,发射:红光/绿光/蓝光


PEI修饰上转换纳米颗粒(表面带氨基,水溶):

激发:980nm/808nm/1532nm,发射: 发射:红光/绿光/蓝光


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