PAA修饰上转换纳米粒子的操作步骤

  聚丙烯酸（PAA）是修饰 UCNPs 常用的亲水高分子配体，其分子链上富含大量羧基（-COOH），一方面可与 UCNPs 表面稀土离子形成强配位键，实现高效的配体置换 / 原位包覆；另一方面修饰后粒子表面富集高活性 - COOH，可直接通过 EDC/NHS 活化偶联靶向分子、药物、荧光染料等，是 UCNPs 实现水溶性改性、生物相容性提升、后续功能化的核心方案。

油相 UCNPs 的 PAA 配体交换法

适用于油相合成的油酸（OA）/ 油胺（OAm）包覆 UCNPs（荧光效率高的 UCNPs 体系），通过加热回流实现疏水配体（OA/OAm）与 PAA 的定向置换，是实现油相 UCNPs油→水相转变的标准方法，成功率 100%、修饰效果优。

🔧 实验试剂与耗材

原料：油相 UCNPs（OA-OAm 包覆，如 NaYF₄:Yb,Er）、聚丙烯酸（PAA）、NaOH 溶液（1 M，调节 PAA 解离）；

溶剂：无水乙醇、去离子水、环己烷；

耗材：三口烧瓶、冷凝回流管、磁力搅拌器、离心机、超声清洗仪。

📝 具体操作步骤

PAA 溶液配制：称取100 mg PAA（UCNPs 质量的 5 倍，过量保证配体交换），溶于 10 mL 去离子水，滴加 1 M NaOH 溶液调节 pH 至7~8，搅拌至 PAA 溶解（无色透明溶液，PAA 解离为 - COO⁻，配位能力大幅提升）；

配体交换反应：将配制好的 PAA 水溶液缓慢滴入 UCNPs 环己烷分散液中，三口烧瓶加装冷凝回流管，磁力搅拌（800 rpm）+ 油浴加热至 80 ℃，回流反应3~4 h；

✔️ 反应现象：体系逐渐从两相分层→浑浊→最终形成水相透明分散液（环己烷相变为无色，说明疏水配体被置换）；

产物纯化：停止加热，冷却至室温，将混合液转移至离心管，8000 rpm 离心 5 min，弃去上层环己烷和未反应的 PAA 清液；用无水乙醇 - 去离子水（1:1） 洗涤 2 次，再用去离子水洗涤 1 次（8000 rpm，5 min / 次），去除游离配体与杂质；

终产物分散：将离心后的沉淀重新分散于 10 mL 去离子水中，超声 5 min，得到透明、稳定的 PAA-UCNPs 水分散液，4 ℃避光保存即可。

PAA 修饰的核心目的是让 UCNPs 表面富集 **-COOH 活性基团 **，基于此可快速实现靶向、载药、偶联等进阶功能化，是 UCNPs 走向应用的关键，常用的衍生方法为：

✅ EDC/NHS 活化 - 酰胺键偶联法（通用）

利用 EDC（1 - 乙基 - 3-(3 - 二甲基氨基丙基) 碳二亚胺）活化 PAA 表面的 - COOH，生成活性酯，再与靶向分子 / 功能分子的 - NH₂反应形成酰胺键，实现高效偶联，适配叶酸（FA）、抗体、多肽、氨基化 PEG 等几乎所有含氨基分子。