[發明專利]具有上轉換發光性質的硫氫根離子納米傳感材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201310690733.8
• 申請日: 2013-12-16
• 公開（公告）號: CN103756667A
• 公開（公告）日: 2014-04-30
• 發明（設計）人: 趙強;黃維;張利利;許文娟;劉淑娟;趙新;張幸林
• 申請（專利權）人: 南京郵電大學
• 主分類號: C09K11/02
• 分類號: C09K11/02;C09K11/06;G01N21/64;B82Y30/00;B82Y40/00
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 胡玲

技術領域：

本發明屬于發光納米材料技術領域。具體涉及一類有機熒光染料偶聯的無機稀土上轉換發光納米粒子的制備及其在生物檢測和生物成像中的應用。

背景技術：

硫化氫因為具有刺激性的臭雞蛋氣味被人們認定為有毒氣體，經研究發現它也是生物體代謝過程的產物之一，并且硫化氫與很多病理學、生理學過程有密切的關系。雖然高濃度的硫化氫對生物體有很大的危害，但是除了一氧化氮，一氧化碳以外、氮氣以外，硫化氫被認為是第三種重要的調節心血管、神經、免疫系統的氣體遞質。此外，硫化氫在維持機體氧化還原平衡中也起著至關重要的作用。所以研究硫化氫的具體生理機制具有重要的科學價值。

鑒于硫化氫具有重要的生理病理作用，準確檢測生物體內硫化氫的含量非常重要。目前報道的檢測硫化氫的方法有：比色法（Commun.2009,7390-7392）、電化學分析法（Electroanalysis.2000,18,1453-1460）等。但是這些方法主要用于血漿和組織勻漿中硫化氫含量的檢測，檢測前處理樣品麻煩，而且這些方法無法用于檢測硫化氫在活細胞中的含量以及分布。研究發現，熒光分析法具有檢測靈敏度高，而且操作簡單，還可以實現原位實時觀測。因此設計合成檢測硫化氫的熒光探針具有很重要的研究意義。

近兩年來人們成功合成了不同類型的檢測硫化氫的熒光探針，2011年，Chuan?He等人設計合成了兩種檢測硫化氫的探針SFP-1和SFP-2。利用硫化氫與探針中的醛基先發生加成反應生成SH,再利用SH與烯烴發生邁克爾加成反應，形成強熒光產物（Nat.Commun.2011,2,1506/1-1506/7）。這兩種探針可以用于宮頸癌細胞中硫化氫的檢測。2012年，林偉英課題組利用硫化氫的還原性設計合成了一種近紅外熒光探針（Chem.Commun.2012,48,10529-10531）。該探針成功的應用到了MCF-7細胞中硫化氫的檢測。

但是目前報道的熒光探針中，大多數都是以單光子檢測為主，激發波長比較短，限制了探針在組織和活體中的應用。雙光子探針的激發波長較長，減少了對生物組織的損傷，而且有很好的組織穿透性。2012年報道了一種檢測硫化氫的雙光子熒光探針FS1(Chem.Commun.2012,48,8395-8397)。也成功應用到了宮頸癌細胞中硫化氫的檢測。

目前設計合成的檢測硫化氫的熒光探針的發射波長都集中在500-650nm,在活體中硫化氫的檢測，雖然報道合成了近紅外熒光探針，但探針自身存在的缺陷，還沒有實現在活體中檢測硫化氫。因此隨著納米技術的飛速發展，設計合成新型的硫氫根離子納米探針可解決在生物醫學中的難題。

在一系列新型的納米發光探針中，相對于有機染料，稀土元素原子結構特殊，內層4f軌道未成對電子多、原子磁矩高、電子能級特別豐富，幾乎可以與所有元素發生反應，形成多價態、多配位數的化合物，具有許多優異的光、電、磁、核等特性，被稱為“現代工業的維生素”。稀土上轉換發光材料作為新一代生物發光標記擁有許多優點，例如發光譜帶窄、色純度高、色彩鮮艷、轉換效率高，發射光譜分布范圍廣，覆蓋紫外到紅外的光譜范圍，熒光壽命能從納秒跨越到毫秒級，磷光最長達十多個小時；而且稀土上轉換發光材料的物理化學性能穩定，另外，以近紅外激光作為其激發源具有光穿透深度大、對生物組織無損傷、無生物背景熒光干擾、激光器造價低、易于普及等優點；這些優勢使稀土上轉換發光材料擁有巨大的生物應用前景。

但是，盡管稀土上轉換發光納米材料的研究取得了很多的成果，但是他們在生命科學研究中的應用卻很少，主要原因是很難制備出粒徑小且具有較好水溶性和生物相容性的納米材料。

發明內容

技術問題：本發明的目的為了克服現有技術存在的缺陷，提供一種具有好好的生物相容性具有上轉換發光性質的硫氫根離子納米傳感材料及其制備方法。

技術方案：本發明所述的具有上轉換發光性質的硫氫根離子納米傳感材料，包括稀土上轉換發光納米晶和包覆在稀土上轉換發光納米晶層表面并吸附有硫氫根離子熒光探針材料的介孔二氧化硅層。

所述稀土上轉換發光納米晶包括鐿、釔、銩、鉺、鈥、釹、镥中的任意兩種或多種的的組合。

所述稀土上轉換發光納米晶直徑為25-35nm。

所述具有上轉換發光性質硫氫根離子納米傳感材料表面通過介孔二氧化硅包覆以后整個包覆層厚度為28-30nm。