[發明專利]基于三線態-三線態湮滅的水溶性上轉換發光納米材料及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201210053770.3
• 申請日: 2012-03-01
• 公開（公告）號: CN103289674A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 李富友;劉倩;楊天赦
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: C09K11/06
• 分類號: C09K11/06;G01N21/64;A61K49/00
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

技術領域

本發明屬于生物檢測技術領域，具體涉及基于三線態-三線態湮滅的上轉換發光納米材料的制備以及上轉換發光生物成像的應用。?

背景技術

熒光成像技術利用熒光探針標記觀察對象，從而實現了對觀察對象高選擇性地成像。此外熒光成像還具有非離子低能量輻射、高敏感性、可連續實時監測等特點，是一種能在亞細胞層次觀察的可視化方法。隨著用于標記各種生物分子和離子的熒光探針的研發，以及激光掃描共聚焦熒光顯微技術的出現，研究人員可以對活細胞進行三維成像，實現對細胞內微細結構和分子的動態變化進行定性、定量、定時和定位分析，熒光成像技術已經成為生物醫學領域的重要研究手段。另一方面，光學鏡頭、濾光片、激光器制造技術的提高，光纖技術的發展，以及成像軟件的進步使熒光成像技術已從傳統的顯微成像發展到活體成像。但在熒光成像過程中，在受到激發光激發時，生物體很多物質都會產生熒光，同時又難以避免生物組織的光散射和吸收，因此受到熒光特性的限制，很難完全消除背景噪音(自發熒光)，從而大大降低了成像的分辨率和靈敏度。?

上轉換發光即吸收兩個或兩個以上低能量的光子而輻射一個高能量的光子，特別是稀土上轉化發光納米材料能夠吸收兩個或者多個低能量的光子(近紅外光或者紅外光)而發射出一個高能量的光子(紫外光或者可見光)。由于生物樣品內源性的熒光物質不能夠發生上轉換的過程，使用這類材料可以完全消除生物樣品自發熒光的干擾。近年來稀土上轉換發光納米材料在生物成像應用上取得了一系列的進展和關注，這類稀土上轉換發光材料用于生物成像中可以完全消除生物樣品的自發熒光并擁有較好的穿透深度。但是此類材料受限于稀土離子其低的吸收截面(約為10^-21)和量子產率(＜1％)，而且這類稀土上轉換發光材料需要近紅外980nm激光激發，在用于動物活體成像時，相對較高的激光功率(10²～10³mW?cm^-2)會導致生物樣品的輻照部位出現過熱效應。?

近年來，基于三線態-三線態湮滅(TTA)上轉換發光材料引起了人們廣泛的關注和研究。該類材料具有吸收截面大(約為10^-18)激發功率密度低(mW/cm^-2)，量子產率高(可達到?15％)，敏化劑和受體(湮滅劑)可選擇空間大以及上轉換效率高等突出優點。TTA上轉換發光的過程是敏化劑受激于一個長波長低能量的激發光光子后從基態躍遷到激發態，立刻通過系間竄越(ISC)到達激發三線態；再通過敏化劑三線態與受體(Acceptor)三線態間的能量傳遞(TTET)到達受體的激發三線態；隨后，兩個受激的受體分子間發生三線態-三線態湮滅(TTA)，使一個受體被激發到能量更高的單線態，最終通過輻射躍遷回到基態實現短波長的發射，完成上轉換發光過程(圖1)。?

本發明人發現，目前該類材料還沒有成功應用于生物成像，尤其是活體成像。主要的限制是構建水溶性的上轉換發光體系和搭建合適的成像系統。?

為此，本發明人經過長期研究，成功采用多種方法解決了材料水溶性的問題，并且搭建了一套適合用于三重態-三重態湮滅的上轉換發光材料的活體成像系統，成功實現了活體的上轉換發光成像，并且擁有高的信噪比。?

發明內容

本發明的目的在于提供基于三線態-三線態湮滅的上轉換發光材料用于生物成像的技術方案。另外，本發明的目的還在于提供上述技術方案中所用的上轉換發光材料。?

具體而言，本發明提供了能夠用于生物成像的基于三線態-三線態湮滅的上轉換發光材料，其中，?

所述用于生物成像的三線態-三線態湮滅的上轉換發光材料成分包括敏化劑和湮滅劑；?

本發明中的敏化劑有三類，第一類敏化劑為卟啉類和酞菁類金屬配合物，配合物中的金屬包括鈀、鉑、銥和鋅。?

第二類敏化劑為碘代或溴代的硼氟類化合物。?

第三類敏化劑為釘、銥、鉑的配合物。?

本發明中的湮滅劑為聯苯、并苯類化合物及其衍生物，或硼氟類化合物，或亞胺類發光化合物。?

本發明所述用于生物成像的水溶性的上轉換發光材料合成采用硅包法，聚合物包覆法，介孔硅吸附法。例如，硅包法，?

將所述的發生三線態-三線態上轉換發射的材料與一種表面活性劑共同溶解，而后將溶劑在惰性氣氛下揮發至干，然后溶于酸性的水溶液當中，加入硅源，反應3-48小時，透析至中性，得到硅包覆的三線態-三線態上轉換發光的材料。?

又如，聚合物包覆法，?