一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒及其制备方法和应用。该纳米二氧化硅颗粒具有单分散的球状形貌，大小均一，粒径大约为150nm,是一种单分散纳米二氧化硅颗粒。本发明专利技术的纳米二氧化硅颗粒易于制备，成本低廉。该纳米颗粒具有优良的荧光性能，且具有上转换发光性质，且选择性地进入凋亡的死细胞中，实现死细胞成像，具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种区分死活细胞的二氧化硅纳米颗粒，具体涉及一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒及其制备方法和应用，属于纳米二氧化硅领域。
技术介绍
近几年来用单分散二氧化硅球形颗粒为原料制备一系列有着优异性能的光学材料受到了人们的广泛关注，促使人们制备出优良的单分散二氧化硅球形颗粒单分散二氧化硅胶体微球，以应用于工业和基础科学研究领域。上转换是一种将低能量(长波长)的光转化成髙能量光(短波长)的技术。“三重态湮灭”上转换(TTA-UC)是众多上转换技术中有效的一种。激发“三重态湮灭”上转换不需要相干光，且激发强度低，改变能量受体及光敏剂时，可以得到不同反斯托克斯位移的上转换发光，上转换荧光量子效率较高，因此可应用在许多领域，比如敏化太阳能电池、生物成像及光催化等方面。设计更简洁的反应方式制备新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒，得到具有独特荧光性质的新型纳米二氧化硅材料具有重要的科研和实用价值。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒。该发光纳米二氧化硅颗粒具有单分散的球状形貌，大小均一，粒径大约为150nm，是一种单分散纳米二氧化硅颗粒。本专利技术还提供了一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒的制备方法，合成工艺简单易行，原料廉价易得，制备成本低，易于推广。本专利技术还提供了一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒的应用。本专利技术采用以下技术方案：一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒，所述发光纳米二氧化硅颗粒为具有球形形貌的单分散纳米二氧化硅颗粒，其在405nm紫外光激发下能发出蓝绿色的荧光；在514nm激发光激发下可以发射蓝光以及红光的混合发射光。一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒的制备方法，它包括以下步骤：(1)将1mmol/L的二萘嵌苯(Py)的四氢呋喃溶液与1mmol/L化合物DIBP的四氢呋喃溶液按照4:1的体积比混合得到NP0溶液；所述化合物DIBP结构式如下所示：(2)取5mL的TEOS和0.3～1mL步骤(1)中所制备的NP0溶液溶于5ml的无水乙醇中，在室温下搅拌5分钟，得到TEOS与NP0的混合溶液；再取5ml的去离子水和5ml的氨水溶于75ml的无水乙醇中，室温下搅拌0.5h；将TEOS与NP0的混合溶液缓慢滴入，并在室温下搅拌12h，最后将混合溶液用离心机离心，得到淡粉色固体，然后在室温下干燥，得到淡粉色固体粉末即为本专利技术目标产物NPs。所述步骤(2)中离心机离心转速为8000r/min，离心时间为10min。一种上述的新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒的应用，其用于区分体外死活细胞的生物成像检测。具体的为：该发光材料染色活细胞不具有荧光，染色凋亡细胞具有强的上转换和下转换荧光。本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs的形貌学评价。本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs的优良的形貌学性质，通过扫描电子显微镜对其形貌进行测试。NPs具有单分散的球状形貌，大小均一，粒径大约为150nm，是一种单分散纳米二氧化硅颗粒。本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs的X射线衍射性能评价。本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs为无定型态，其XRD粉末衍射谱图只在23°左右有一个宽峰，对应着Si-O-Si键。本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs的荧光性能评价。本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs具有优良的荧光性能，并通过荧光光谱对其荧光性能进行测试。NPs包覆Py以及DIBP，故其在405nm紫外光激发下能发出蓝绿色的荧光。本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs上转换发光荧光性能评价。本专利技术所述的新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs在514nm激发光激发下可以发射蓝光以及红光的混合发射光。分别对应着Py分子的上转换发射以及DIBP的下转换荧光发射。说明两种染料分子在纳米颗粒内部有着非常充分的能量传递过程。本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs选择性进入死细胞作用评价。本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒对健康细胞的膜结构不具有通透性，因此对膜完整性损坏的凋亡细胞具有选择性。具体表现为，该发光材料染色活细胞不具有荧光，染色凋亡细胞具有强的上转换和下转换荧光。本专利技术的有益效果为：本专利技术所述的新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs可经“一锅法”合成获得，合成工艺简单易行，原料廉价易得，制备成本低，易于推广。本专利技术所述的新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs具有优良的荧光性能，具有广阔的应用前景。本专利技术所述的新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs可以选择性的进入凋亡细胞，在生物成像方面具有广阔的应用前景。附图说明图1是新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NP1的扫描电镜图。图2是新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NP1的XRD粉末衍射图谱(10°-70°)。图3是新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NPs的荧光光谱(激发:405nm)。图4是新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NP1真实荧光颜色的实彩成像图,其中(a)发射范围410-700nm,(b)发射波长450nm,(c)发射波长560nm,与(d)原位荧光光谱图。图5是新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NP2染死细胞的多通道照片，标尺为50μm。具体实施方式下面结合实施例和附图对本专利技术做进一步说明，但本专利技术保护内容不仅限于此。实施例1本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NP1的制备NP0溶液的配制：将1mmol/L的二萘嵌苯(Py)的四氢呋喃溶液与1mmol/L化合物DIBP的四氢呋喃溶液按照4:1的体积比混合得到NP0溶液。将5mL的TEOS和0.3mLNP0溶液溶于5ml的无水乙醇中，在室温下搅拌5分钟，得到TEOS与NP0的混合溶液。再取5ml的去离子水和5ml的氨水溶于75ml的无水乙醇中，室温下搅拌0.5h。将TEOS与NP0的混合溶液缓慢滴入，并在室温下搅拌12h。最后将混合溶液用离心机离心(8000r/min，10min)，得到淡粉色固体,然后在室温下干燥，得到淡粉色固体粉末即为NP1，产率39％。上述上转换发光纳米二氧化硅颗粒NP1扫描电镜图见图1，XRD粉末衍射图谱(10°-70°)见图2。通过图1和图2可以看出NP1具有单分散的球状形貌，大小均一，粒径大约为150nm，是一种单分散纳米二氧化硅颗粒。其XRD粉末衍射谱图只在23°左右有一个宽峰，对应着Si-O-Si键。实施例2本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NP2的制备NP0溶液的配制：将1mmol/L的二萘嵌苯(Py)的四氢呋喃溶液与1mmol/L化合物DIBP的四氢呋喃溶液按照4:1的体积比混合得到NP0溶液。将5mL的TEOS和0.7mLNP0溶液溶于5ml的无水乙醇中，在室温下搅拌5分钟，得到TEOS与NP0的混合溶液。再取5ml的去离子水和5ml的氨水溶于75ml的无水乙醇中，室温下搅拌0.5h。将TEOS与NP0的混合溶液缓慢滴入，并在室温下搅拌12h。最后将混合溶液用离心机离心(8000r/min，10min)，得到淡粉色固体，然后在室温下干燥，得到淡粉色固体粉末即为NP2，产率37％。实施例3本专利技术所述新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒NP3的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒，其特征在于，所述发光纳米二氧化硅颗粒为具有球形形貌的单分散纳米二氧化硅颗粒，其在405nm紫外光激发下能发出蓝绿色的荧光；在514nm激发光激发下可以发射蓝光以及红光的混合发射光。

【技术特征摘要】
1.一种新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒，其特征在于，所述发光纳米二氧化硅颗粒为具有球形形貌的单分散纳米二氧化硅颗粒，其在405nm紫外光激发下能发出蓝绿色的荧光；在514nm激发光激发下可以发射蓝光以及红光的混合发射光。2.一种权利要求1所述的新型上转换发光纳米二氧化硅颗粒的制备方法，其特征在于，它包括以下步骤：(1)将1mmol/L的二萘嵌苯的四氢呋喃溶液与1mmol/L化合物DIBP的四氢呋喃溶液按照4:1的体积比混合得到NP0溶液；所述化合物DIBP结构式如下所示：(2)取5mL的TEOS和0.3～1mL步骤(1)中所制备的NP0溶液溶于5ml的无水乙醇中，在室温下搅拌5分钟，得到TEOS与NP0的混合溶液；再取5ml的去离子水和5m...

【专利技术属性】
技术研发人员：林伟英，田明刚，左育静，杨婷新，
申请(专利权)人：济南大学，
类型：发明
国别省市：山东,37