近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法技术

近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法，它涉及近红外纳米晶荧光寿命的调节方法。它要解决现有的稀土掺杂的纳米晶荧光寿命不能调节的技术问题。该方法：近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶为立方相NaYF4:Yb,Nd,E@CaF2、六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaYF4、六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaLuF4或者六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaGdF4，其中固定掺杂离子为Yb和Nd，可变掺杂离子为E且E为Yb、Er、Ho、Tm或Nd；通过改变E离子的浓度来调节纳米晶的荧光寿命。通过调节合成的在近红外区具有不同荧光寿命的纳米晶可利用时间门成像技术应用在复合成像上。

Adjustment of fluorescence lifetime of near infrared core shell nanocrystals

A method for adjusting the fluorescence lifetime of near infrared core shell nanocrystals involves the regulation of fluorescence lifetime of near-infrared nanocrystals. It solves the technical problems that the rare earth doped nanocrystals can not adjust their fluorescence lifetime. This method: the near infrared nuclear shell structure rare earth doped nanocrystals are cubic phase NaYF4:Yb, Nd, E@CaF2, six square phase NaYF4:Yb, Nd, E@NaYF4, six square phase NaYF4:Yb, Nd, E@NaLuF4 or six square phase NaYF4:Yb, Nd, E@NaGdF4. The concentration is used to regulate the fluorescence lifetime of nanocrystalline. By adjusting the synthesis of nanocrystals with different fluorescence lifetime in near infrared region, time gate imaging technology can be applied to composite imaging.

【技术实现步骤摘要】
近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法
本专利技术涉及近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法。
技术介绍
近年来，随着生物成像技术的发展，生物医学不断寻求新型发光材料作为光学探针，以获取高分辨率，高对比度和高穿透性的体内成像。在生物医学领域上，稀土掺杂纳米晶在生物成像上有很大的应用前景，稀土发光材料可以吸收近红外光区的光将其转换到可见，紫外，近红外等波段，可以实现在生物组织光学窗口(近红外一区：650-950，近红外二区：1000-1350nm)成像。在近红外区，生物组织对光的吸收及散射极大程度地降低，从而提高成像的对比度，在高分辨下有助于实现可视化生物结构。可视化生物结构一个主要的障碍是荧光光谱的重叠，而高度复合成像可以实现同时观察多个细胞成像。实现高度复合成像通常有以下两个必备条件：一是，设计更好的荧光探针，例如设计横跨可见光色彩范围及发色谱带较窄的探针，这样有利于更好地区分荧光图像；二是，采用能检测重叠成像的光学设备来标记探针光谱信息。高度复合成像旨在研究携带不同抗体的探针的靶向治疗效果，同时也为未来利用多个靶点高效成像进行癌症诊断提供可能性。然而，现阶段一些常见的标记物，例如碳纳米管，有机染料及半导体纳米颗粒由于其发射波段无法完全区分，因此还没有应用于高度复合成像。同时，除了利用发射波段进行不同探针信号的区别，也可以利用其他的光学特征对信号来源判断。如今，一些研究者报道可以利用荧光寿命的不同来区别不同可见光发射的纳米晶，因此可以将这种方式应用到近红外区实现穿透深度较深的生物体内成像。稀土掺杂的纳米晶具有优异的光学性质，但其荧光寿命较长，通常在10-4～10-3s之间，目前尚没有对稀土掺杂的纳米晶荧光寿命进行调节的方法。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有的稀土掺杂的纳米晶荧光寿命不能调节的技术问题，而提供一种近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法。本专利技术的近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法为：近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶为立方相NaYF4:Yb,Nd,E@CaF2、六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaYF4、六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaLuF4或者六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaGdF4，其中固定掺杂离子为Yb和Nd，可变掺杂离子为E且E为Yb、Er、Ho、Tm或Nd；通过改变E离子的浓度来改变近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶的荧光寿命。本专利技术通过调节可变掺杂离子的浓度，达到调节稀土掺杂纳米晶荧光寿命的目的，，利用时间门成像技术，这种荧光寿命可调节的核壳结构纳米晶能够实现在近红外区穿透深度较深的高度复合成像。针对立方相NaYF4:Yb,Nd,E@CaF2及六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaYF4/NaLuF4/NaGdF4(E＝Yb，Er，Ho，Tm，Nd)核壳结构纳米晶，固定掺杂Yb和Nd离子，且固定激发波段为800nm，利用Nd→Yb→E能量传递方式，改变E离子(Yb，Er，Ho，Tm或Nd)的掺杂浓度，会影响各个离子之间的能量传递效率，且掺杂离子E的荧光寿命会发生变化。例如，当掺杂离子E为Yb时，改变E离子的掺杂浓度，随着E离子掺杂浓度的逐渐增加，在800nm激发下，Nd离子吸收800nm传递给Yb离子，Yb离子在980nm发射处的荧光寿命逐渐增强。这是因为当掺杂Yb离子逐渐增多时，Yb离子所发生的的辐射跃迁速度逐渐降低。当掺杂离子E为Nd离子时，逐渐增加Nd的浓度，在800nm激发下，因为增加的浓度会引起Nd←Yb能量反传递过程，增加了Yb离子的无辐射跃迁速度，因此Yb离子980nm处的荧光寿命逐渐缩短。当掺杂离子E为Er，Ho，Tm，若逐渐增加E离子的掺杂浓度，会产生Yb，Nd与E会产生严重的浓度淬灭作用，因此会缩短荧光寿命，但是在适当浓度范围内可以实现荧光寿命的可调性。因此基于以上三类型不同离子的掺杂，可设计合成各个发射离子在近红外区具有不同荧光寿命的核壳结构纳米晶，从而利用时间门成像技术，应用在复合成像上。附图说明图1是实施例1中制备的NaYF4:10％Yb,10％Nd@CaF2纳米晶的透射电镜照片；图2是实施例1中制备的NaYF4:10％Yb,10％Nd,10％Nd@CaF2纳米晶的透射电镜照片；图3是实施例1中制备的NaYF4:10％Yb,10％Nd,20％Nd@CaF2纳米晶的透射电镜照片；图4是实施例1中制备的NaYF4:10％Yb,10％Nd,40％Nd@CaF2纳米晶的透射电镜照片；图5是实施例1中制备NaYF4:10％Yb,10％Nd,70％Nd@CaF2纳米晶的透射电镜照片；图6是实施例1中制备的NaYF4:10％Yb,10％Nd,80％Nd@CaF2纳米晶的透射电镜照片；图7是实施例1中制备的6种纳米晶的荧光寿命随着Nd离子掺杂浓度变化图；图8是实施例1中制备的6种纳米晶的荧光寿命随着Nd离子掺杂浓度变化的拟合曲线图；图9是实施例1中NaYF4:10％Yb,10％Nd,20％Nd@CaF2纳米晶与商用AgS2造影剂在自然光下的照片；图10为实施例1中NaYF4:10％Yb,10％Nd,20％Nd@CaF2纳米晶与商用AgS2造影剂在800nm激发下没有延迟时间的近红外图像；图11是实施例1中NaYF4:10％Yb,10％Nd,20％Nd@CaF2纳米晶与商用AgS2造影剂在800nm激发下延迟10μs时的近红外图像；图12是口服NaYF4:10％Yb,10％Nd,20％Nd@CaF2纳米晶和注射NaYF4:10％Yb,10％Nd，10％Nd@CaF2纳米晶在C57/Bl6老鼠体内稳定激发态下的复合近红外图像；图13是口服NaYF4:10％Yb,10％Nd,20％Nd@CaF2纳米晶和注射NaYF4:10％Yb,10％Nd，10％Nd@CaF2纳米晶在C57/Bl6老鼠体内时间门延迟时间下近红外图像；图14是口服NaYF4:10％Yb,10％Nd,20％Nd@CaF2纳米晶和注射NaYF4:10％Yb,10％Nd，10％Nd@CaF2纳米晶在C57/Bl6老鼠体内荧光衰减曲线。具体实施方式具体实施方式一:本实施方式的近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法为：近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶为立方相NaYF4:Yb,Nd,E@CaF2、六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaYF4、六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaLuF4或者六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaGdF4，其中固定掺杂离子为Yb和Nd，可变掺杂离子为E且E为Yb、Er、Ho、Tm或Nd；通过改变E离子的浓度来改变近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶的荧光寿命。具体实施方式二:本实施方式与具体实施方式一不同的是:可变掺杂离子E为Yb，提高E离子掺杂浓度，在800nm的激光激发下，近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶在980nm发射处的荧光寿命也增强。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三:本实施方式与具体实施方式一不同的是:可变掺杂离子E为Nd离子，提高E离子掺杂浓度，在800nm的激光激发下，近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶在980nm发射处的荧光寿命缩短。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式四:本实施方式与具体实施方式一不同的是:可变掺杂离子E为Er，Ho或Tm，提高E离子掺杂浓度，在8本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法，其特征在于该方法为：近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶为立方相NaYF4:Yb,Nd,E@CaF2、六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaYF4、六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaLuF4或者六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaGdF4，其中固定掺杂离子为Yb和Nd，可变掺杂离子为E且E为Yb、Er、Ho、Tm或Nd；通过改变E离子的浓度来调节近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶的荧光寿命。

【技术特征摘要】
1.一种近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法，其特征在于该方法为：近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶为立方相NaYF4:Yb,Nd,E@CaF2、六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaYF4、六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaLuF4或者六方相NaYF4:Yb,Nd,E@NaGdF4，其中固定掺杂离子为Yb和Nd，可变掺杂离子为E且E为Yb、Er、Ho、Tm或Nd；通过改变E离子的浓度来调节近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶的荧光寿命。2.根据权利要求1所述的一种近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法，其特征在于可变掺杂离子E为Yb，提高E离子掺杂浓度，在800nm的激光激发下，近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶在980nm发射处的荧光寿命也增强。3.根据权利要求1所述的一种近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法，其特征在于可变掺杂离子E为Nd离子，提高E离子掺杂浓度，在800nm的激光激发下，近红外核壳结构稀土掺杂纳米晶在980nm发射处的荧光寿命缩短。4.根据权利要求1所述的一种近红外核壳结构纳米晶荧光寿命的调节方法，其特征在于可变掺杂离子E为Er，Ho或Tm，提高E离子掺杂浓度，在800nm的激光激发下，近红...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈冠英，谭美玲，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23