基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的制备方法，其是利用种子生长法，在稀土上转换发光纳米颗粒表面异质成核生长纳米钯形成的纳米杂化体系，所述稀土上转换发光纳米颗粒的表面包覆一层惰性NaGdF4，并且在形成的纳米杂化体系的表面还要经过有机配体的进一步改性使其具有良好的水溶性，最终的纳米杂化体系用于双模态成像诊断引导的光热治疗。本发明专利技术提供的制备方法具有工艺简洁、高效的优势；本发明专利技术提供的纳米杂化体系稳定性好、生物相容性好，并且光热转换效率可达80％～90％，应用于上转换荧光成像、磁共振成像以及作为高转换效率的光热剂用于光热治疗，可满足临床诊疗一体化的需求。

Up-conversion nanohybrid system based on nano-palladium heterogenous growth, preparation method and Application

The invention discloses a preparation method of up-conversion nano-hybrid system based on nano-palladium heterogenous growth, which is a nano-hybrid system formed by heterogenous nucleation on the surface of rare earth up-conversion luminescent nanoparticles by seed growth method. The surface of the rare earth up-conversion luminescent nanoparticles is coated with an inert NaGdF layer. 4. The surface of the nanohybrid system is further modified by organic ligands to make it water-soluble. The final nanohybrid system is used in the photothermal treatment guided by dual-mode imaging diagnosis. The preparation method provided by the invention has the advantages of simple process and high efficiency; the nanohybrid system provided by the invention has good stability, good biocompatibility, and the photothermal conversion efficiency can reach 80%-90%. It can be applied to upconversion fluorescence imaging, magnetic resonance imaging and photothermal therapy as a photothermal agent with high conversion efficiency. To meet the needs of integration of clinical diagnosis and treatment.

【技术实现步骤摘要】
基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系、制备方法及应用
本专利技术涉及纳米生物材料制造
，具体涉及一种基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系、制备方法与应用。
技术介绍
一直以来，癌症仍然是导致人类死亡的重要原因之一。目前用于临床治疗肿瘤的方法主要有化疗和放疗，但是这两种治疗方法都有一定的缺点，化疗会产生耐药性，放疗副作用大，都达不到彻底治疗肿瘤的效果。而光热治疗是一种无创性的治疗技术，可以通过激光照射使得肿瘤中的局部温度增加进而导致癌细胞的消融，作为光热治疗药物的各种纳米材料引起了广泛的兴趣。近年来，荧光成像已经成为光学成像的研究热点，这是因为荧光成像具有灵敏度高、信号强度大、对细胞和生物组织无损伤等优点。而在众多荧光材料中，稀土掺杂的上转换发光纳米(UCNPs)材料作为一种新型的荧光材料受到了人们的广泛关注，这是因为它是基于反斯托克斯位移，通常是采用低能光激发(980nm激发)，发射出高能光(红光、绿光等)，这些优点可以消除背景荧光干扰以及低的信噪比，但是毕竟在组织中穿透深度有限，无法实现深层次组织的荧光成像。磁共振成像(MRI)可以提供高空间分辨率的三维造影信息，没有穿透深度的限制，但是灵敏度和组织分辨率都不高。因此，将荧光成像和磁共振成像结合起来，就可以同时实现高灵敏度、高分辨率的成像。但是，要将这二者结合起来，在材料与工艺两个方面，都还存在着巨大的技术困难。目前为了达到更加广泛、准确的对于癌症的诊断和治疗，发展双模态成像诊断引导的光热治疗纳米体系是非常有必要的，也成为了研究癌症诊断与治疗的新方向。但是，现有工艺方法制备的光热治疗纳米体系，其组分稳定性、一致性不好，特别是水溶性不好，生物相容性差，使其应用领域受限；此外，其制备方法复杂、设备价格高昂，且不容易实现稳定量产。
技术实现思路
本专利技术是针对现有技术的不足，而提供采用种子生长法的一种基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系、制备方法与应用，以克服其组分稳定性、一致性不好以及水溶性差、生物相容性等不足，扩展应用领域；同时简化其制备步骤，降低制备成本、易于产业化，最终实现荧光成像、磁共振成像、光热治疗一体化，使材料及制备工艺，均可以满足对于癌症等疾病的临床诊疗一体化的需求。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将表面包覆一层惰性NaGdF4的油溶性稀土上转换发光纳米颗粒(UCNPs)和去离子水的混合溶液，用稀盐酸调节溶液pH为酸性，混合搅拌，得到第一分散液；2)将十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)作为表面活性剂，以氯化钯和第一分散液为原料，分散搅拌混合，再加入抗坏血酸对其进行还原，静置；使上转换发光纳米颗粒的晶体结构与纳米钯的晶体结构具有晶格匹配度，该上转换发光纳米颗粒为纳米钯晶体的生长提供至少一个生长位点，使纳米钯晶体以上转换发光纳米颗粒为核并在其表面沉积、生长，得到第二分散液；3)将水溶性的表面有机配体与第二分散液进行充分搅拌混合，即得到纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系，其是在稀土上转换发光纳米颗粒表面异质成核生长纳米钯所形成的纳米杂化体系。步骤1)中所述第一分散液具体步骤为：预备一定体积的去离子水用少量稀盐酸溶液将pH调节到2～4，然后以4.5:3～1.5:1的比例将分散在环己烷中的表面包覆一层惰性NaGdF4的油溶性稀土上转换纳米颗粒加入其中，并在室温下剧烈搅拌反应4～7h去除油酸配体，离心洗涤，得到第一分散液。所述步骤2)第二分散液具体步骤为：先将十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)超声溶于等离子水中，然后将氯化钯溶于稀盐酸中，并在40～70℃加热条件下搅拌充分溶解，冷却至室温，其后与十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)溶液混合搅拌均匀，再加入第一分散液作为种子，充分搅拌均匀，再加入抗坏血酸混合搅拌均匀，静置5～8h，离心洗涤，得到第二分散液。所述步骤3)的具体步骤为：在第一分散液中加入水溶性的表面有机配体聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进行改性，与之充分搅拌混合，离心洗涤，即得到纳米钯异质生长的上转换纳米体系。步骤1)所述第一分散液中，表面包覆一层惰性NaGdF4的油溶性稀土上转换发光纳米颗粒包括：NaYF4:Yb,Er@NaGdF4、NaYF4:Yb,Tm@NaGdF4、NaYF4:Yb,Ho@NaGdF4、NaYF4:Yb,Er,Tm@NaGdF4、NaYF4:Yb,Er@NaYF4@NaGdF4、NaYF4:Yb,Tm@NaYF4@NaGdF4、NaYF4:Yb,Ho@NaYF4@NaGdF4、NaYF4:Yb,Er,Tm@NaYF4@NaGdF4。所述步骤3)中水溶性的表面有机配体包括：聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，聚乙二醇(PEG)，聚丙烯酸(PAA)，聚乙烯亚胺(PEI)。一种由前述的方法制得的基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系，其特征在于，该体系是在稀土上转换发光纳米颗粒表面异质成核生长纳米钯形成的纳米杂化体系，所述稀土上转换发光纳米颗粒的表面包覆一层惰性NaGdF4，并使其与纳米钯的晶体结构具有晶格匹配度，上转换发光纳米颗粒可以为纳米钯晶体的生长提供至少一个生长位点，使纳米钯晶体以上转换发光纳米颗粒为核并在其表面沉积、生长；并且在形成的纳米体系的表面经过有机配体的进一步改性后，其具有良好的水溶性。前述的基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的应用，其特征在于，将其作为助剂，用于双模态成像诊断引导的光热治疗，实现临床诊疗一体化。所述的基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的应用，其特征在于，将其用作双模态成像诊断引导中，上转换荧光成像的成像剂或磁共振成像的造影剂。所述的基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的应用，其特征在于，将其用作双模态成像诊断引导中，高转换效率的光热试剂。本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术提供的一种基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的制备方法，通过对特别的组分、配比及反应条件的控制，采用种子生长法，利用抗坏血酸的还原性，及对UCNPs和纳米Pd晶体结构的晶格匹配，得到异质成核生长纳米钯修饰的稀土上转换发光纳米材料。该制备方法克服了现有方法的不足，整体工艺简洁、制备过程高效、反应条件温和、易于控制、加工重复性好，使用的设备投入较低，制得的材料均匀性好、组分稳定，一致性好，产量、质量均较为稳定，易于产业化。(2)本专利技术提供的基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系，重点在于通过使UCNPs和纳米Pd晶体结构的晶格匹配，UCNPs可以为纳米Pd提供足够的生长位点，突破了单一材料的性能和结构的不足，使其具有独特的组分和纳米结构，同时发挥了不同组分的优点，扩展了该杂化体系的应用范围。(3)本专利技术提供的基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的应用，针对性地克服了现有工艺及材料的局限性，使其光热转换效率可达80％～90％；在充分利用纳米Pd的高光热转换效率的同时，还使其具备了上转换荧光/磁共振成像功能，使该纳米杂化体系具有诊疗一体化的功效，在生物医学领域的应用前景非常广阔。下面结合附图与具体实施方式，对本专利技术进一步详细说明。附图说明图1是本专利技术实施1制得的基于纳米钯异质生长的稀土铒掺杂上转换发光纳米杂化体系的TEM照片；图2是本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将表面包覆一层惰性NaGdF4的油溶性稀土上转换发光纳米颗粒和去离子水的混合溶液用稀盐酸调节溶液pH为酸性，混合搅拌，得到第一分散液；2)将十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)作为表面活性剂，以氯化钯和第一分散液为原料，分散搅拌混合，再加入抗坏血酸对其进行还原，静置；使上转换发光纳米颗粒的晶体结构与纳米钯的晶体结构具有晶格匹配度，该上转换发光纳米颗粒为纳米钯晶体的生长提供至少一个生长位点，使纳米钯晶体以上转换发光纳米颗粒为核并在其表面沉积、生长，得到第二分散液；3)将水溶性的表面有机配体与第二分散液进行充分搅拌混合，即得到纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系，其是在稀土上转换发光纳米颗粒表面异质成核生长纳米钯晶体所形成的纳米杂化体系。

【技术特征摘要】
1.一种基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)将表面包覆一层惰性NaGdF4的油溶性稀土上转换发光纳米颗粒和去离子水的混合溶液用稀盐酸调节溶液pH为酸性，混合搅拌，得到第一分散液；2)将十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)作为表面活性剂，以氯化钯和第一分散液为原料，分散搅拌混合，再加入抗坏血酸对其进行还原，静置；使上转换发光纳米颗粒的晶体结构与纳米钯的晶体结构具有晶格匹配度，该上转换发光纳米颗粒为纳米钯晶体的生长提供至少一个生长位点，使纳米钯晶体以上转换发光纳米颗粒为核并在其表面沉积、生长，得到第二分散液；3)将水溶性的表面有机配体与第二分散液进行充分搅拌混合，即得到纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系，其是在稀土上转换发光纳米颗粒表面异质成核生长纳米钯晶体所形成的纳米杂化体系。2.根据权利要求1所述的基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，步骤1)中所述第一分散液具体步骤为：预备一定体积的去离子水用少量稀盐酸溶液将pH调节到2～4，然后以4.5:3～1.5:1的比例将分散在环己烷中的表面包覆一层惰性NaGdF4的油溶性稀土上转换纳米颗粒加入其中，并在室温下剧烈搅拌反应4～7h去除油酸配体，离心洗涤，得到第一分散液。3.根据权利要求1所述的基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，所述步骤2)第二分散液具体步骤为：先将十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)超声溶于等离子水中，然后将氯化钯溶于稀盐酸中，并在40～70℃加热条件下搅拌充分溶解，冷却至室温，其后与十六烷基三甲基氯化铵(CTAB)溶液混合搅拌均匀，再加入第一分散液作为种子，充分搅拌均匀，再加入抗坏血酸混合搅拌均匀，静置5～8h，离心洗涤，得到第二分散液。4.根据权利要求1所述的基于纳米钯异质生长的上转换纳米杂化体系的制备方法，其特征在于，所述步骤3)的具体步骤为：在第一分散液中加入水溶性的表面有机配体聚乙烯吡咯烷酮(PVP)进行改性，与之充分搅拌混合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙丽宁，施利毅，赵慧君，赵磊，汪姝含，王卓，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31