一种全光谱上转换纳米探针、制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种全光谱上转换纳米探针的制备方法，其包括如下步骤：合成白光上转换颗粒，其是以NaGdF4或者NaYF4为基质，以Yb

A Full Spectrum Upconversion Nanoprobe, Its Preparation and Application

The invention discloses a method for preparing a full spectrum up-conversion nanoprobe, which comprises the following steps: synthesizing white light up-conversion particles, which are based on NaGdF4 or NaYF4 and Yb.

【技术实现步骤摘要】
一种全光谱上转换纳米探针、制备方法及应用
本专利技术涉及纳米材料制造及农药残留检测
，具体涉及一种全光谱发光的上转换纳米探针、制备方法及应用。
技术介绍
农药残留通常指的是农药使用后一段时间残留在食品上的农药。一般施用于农作物上的农药，除了附着于作物上，还有一部分残存于环境的农药会被植物或者动物吸收，经过生物体的代谢，食物链的作用，这些残留的农药都有可能进入人体。因此，有必要为其残留物检测设计灵敏和快速的检测技术。而在一般的检测技术中通常都是基于多种发光材料的荧光试纸，包括有机染料，量子点和上转换纳米粒子(UCNPs)，这些已经广泛应用于环境危害分析、生物分析和医学诊断。福美双，作为一种光谱抗菌农药，它广泛应用于苹果，大豆和葡萄酒种植，以预防作物病害。福美双虽然高效低毒、抗菌谱广，应用广泛，但有较高的蓄积性。动物实验表明，福美双对大鼠、小鼠、肉鸡、鱼类均有不同程度的毒性。在豆芽生长违规使用农药福美双，将会对人体健康构成威胁。福美双在水果和环境中的残留可能对人体皮肤和粘膜造成高毒性。因此，有必要为其残留物检测设计灵敏和快速的检测技术。通常在单色荧光试纸中，目标分析物的存在是通过荧光亮度的变化来判断的，但它极大地限制了定量检测能力并带来了假阳性信号输出的风险。因此为了获得更加灵敏的分析结果，可以通过一定的结构设计，实现荧光试纸与目标检测物反应后表现出更多的色彩变化，实现多区域全光谱的分析物检测。为了完成这种设计思路，最典型的策略是将荧光调整为白光发射，其由三原色组成，红-绿-蓝(RGB)，波长范围为400nm至750nm。基于多种发光材料的荧光试纸，包括有机染料，量子点和上转换纳米粒子(UCNPs)，已经广泛应用于环境危害分析、生物分析和医学诊断。在单色荧光试纸中，目标分析物的存在是通过荧光亮度的变化来判断的，但它极大地限制了定量检测能力并带来了假阳性信号输出的风险。为了避免这些缺陷，通过将不同的发光材料结合到纳米传感器中，已经有了广泛地报道。例如，Zhou等人，在试纸上将红色发光量子点和青色碳点混合在一起，实现颜色变化对砷离子的可视化检测。然而，在试纸上使用两种不同的发射颜色并不能明显改善裸眼的可察觉的敏感性。为了获得更加灵敏的分析结果，我们可以让荧光试纸在与靶标反应后应表现出更多的色彩变化。典型的策略是将初级荧光设置为白光发射，其由三原色组成，红-绿-蓝(RGB)，范围为400nm至750nm。迄今为止报道的大多数白光发射材料都依赖于特定量的荧光团与RGB发射的组合。多组分发光材料的混合物使得探针在与靶标结合后难以实现每个发射体的均匀和可控的荧光响应。为此，已经报道一些有机化合物或核壳结构的半导体量子点发出白光发射。与多组分材料相比，这种具有更高白光发射质量的单组分实体在整个可见光区域中表现出更广泛的颜色变化范围，在诸如发光二极管、光伏电池以及光电探测器等广泛应用中更具吸引力。然而，这些现有的白光发光材料通常使用高能UV或可见光作为激发源，从而引起不可避免的背景荧光，这些都可能干扰试纸上的颜色变化。掺杂镧系元素的UCNPs依靠近红外光进行激发，这极大地减弱了背景荧光的干扰。此外，镧系元素离子具有各种阶梯状能级，在相同的激发波长照射下，这有助于从紫外到可见，甚至到近红外区域的多彩发射。例如，使用Tm3+掺杂剂在450nm通过1D2→3F4跃迁产生蓝色发射。另一方面，Er3+或Ho3+离子发射绿光和红光，峰值分别以540nm和650nm为中心。因此，通过仔细选择镧系元素掺杂剂并精确调制其掺杂位置，可以在UCNPs中实现上转换白光发射。这些白光发射UCNPs(WL-UCNP)表现出400nm至750nm的多个窄发射峰，为基于颜色变化的测定提供了可能性。但是，目前尚未有采用白光发射UCNPs(WL-UCNP)作为探针进行农药便捷、快速的可视化定量检测的报道。如上所述，上转换试纸检测方法可用于多种物质的检测，农药残留的检测关系到人类的日常生活的方方面面，对其实现便捷化的检测是迫在眉睫的研究课题。
技术实现思路
本专利技术旨在针对现有农药检测技术的上述不足，提供一种全光谱上转换纳米探针及应用，其通过不同种稀土离子的共掺杂，实现上转换荧光的多彩变化，进而利用这种多彩的颜色变化实现对于多种农药残留的定量检测，可以实现肉眼定性检测，多色可调的定量检测，其检测方法操作简单，测量便捷有效。本专利技术还提供了上述全光谱上转换纳米探针的制备方法，将深红色配位络合物铅-双硫腙被修饰到两亲聚合物涂覆的发射白光的上装换纳米颗粒的表面上，用以调节UCNPs的发射并为分析物提供识别位点，获得UCNPs-配合物纳米探针；其全光谱是其光谱中包含了紫外光、蓝光、绿光、红光以及近红外光的部分。本专利技术同时提供了所述全光谱上转换纳米探针的农药残留检测试纸的制备方法，该试纸检测方法在操作、反应速度、价格方面都存在明显优势。本专利技术为实现上述目的，所提供的技术方案是：一种全光谱上转换纳米探针的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)合成白光上转换颗粒，其是以NaGdF4或者NaYF4为基质，以Yb3+为敏化剂，Yb、Tm、Eu、Tb共掺杂的NaGdF4:49％Yb,0.5％Tm@NaGdF4:35％Tb,0.5％Eu@NaYF4上转换纳米颗粒，即UCNPs颗粒；(2)将UCNPs颗粒溶解在Na2CO3溶液中，得到分散在水里的聚合物修饰改性油溶性的上装换纳米颗粒；(3)UCNPs-配合物探针的制备：将聚合物修饰的上装换纳米颗粒水溶液加入到甲醇中，随后再加入铅-双硫腙络合物储备溶液；在室温下振荡，使深红色配位络合物铅-双硫腙被修饰到两亲聚合物涂覆的发射白光的上装换纳米颗粒的表面上，用以调节UCNPs的发射并为分析物提供识别位点，获得UCNPs-配合物纳米探针；其全光谱是其光谱中包含了紫外光、蓝光、绿光、红光以及近红外光的部分。所述的UCNPs上转换纳米颗粒，是经改良后的晶种法合成：具体是将聚合物和准备好的分散在二氯甲烷中的UCNPs颗粒溶解在0.1MNa2CO3溶液中，接着搅拌直到形成混合均匀的溶液，通过洗涤离心获得水溶性的UCNPs。所述UCNPs上转换纳米颗粒的基质材料采用NaGdF4或者NaYF4，形成全光谱中的紫外光和蓝光是通过在颗粒中掺杂Tm元素获得，绿光是通过掺杂Tb元素和Er元素获得，红光是通过掺杂Eu和Er元素获得；通过上述元素的共掺杂以获得该颗粒全光谱的发射特性。一种全光谱上转换纳米探针，其特征在于：其是采用前述的方法制得的。所述的全光谱上转换纳米探针，其特征在于：其是通过对UCNPs颗粒，进行聚马来酸酐十八烯的共聚物的包裹修饰，使其后表面通过吸附结合铅-双硫腙的配合物而制得的；其全光谱是其光谱中包含了紫外光、蓝光、绿光、红光以及近红外光的部分。所述的探针通过静电作用和其他作用力结合不同的识别单元，从而对于某个区域的发光的猝灭，以使上转换荧光的颜色变化多种多样，从而识别出特定物质成分的存在。所述的全光谱上转换纳米探针的应用，其特征在于，所述的探针用于多种农药及其浓度的可视化全光谱检测：观察其与不同的识别单元相互作用时产生多个区域的猝灭与恢复的过程，进而通过多种信号对应检测结果，即通过该过程可以实现对农药及其浓度的全光谱可视化荧光检测本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种全光谱上转换纳米探针的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)合成白光上转换颗粒，其是以NaGdF4或者NaYF4为基质，以Yb

【技术特征摘要】
1.一种全光谱上转换纳米探针的制备方法，其特征在于，其包括如下步骤：(1)合成白光上转换颗粒，其是以NaGdF4或者NaYF4为基质，以Yb3+为敏化剂，Yb、Tm、Eu、Tb共掺杂的NaGdF4:49％Yb,0.5％Tm@NaGdF4:35％Tb,0.5％Eu@NaYF4上转换纳米颗粒，即UCNPs颗粒；(2)将UCNPs颗粒溶解在Na2CO3溶液中，得到分散在水里的聚合物修饰改性油溶性的上装换纳米颗粒；(3)UCNPs-配合物探针的制备：将聚合物修饰的上装换纳米颗粒水溶液加入到甲醇中，随后再加入铅-双硫腙络合物储备溶液；在室温下振荡，使深红色配位络合物铅-双硫腙被修饰到两亲聚合物涂覆的发射白光的上装换纳米颗粒的表面上，用以调节UCNPs的发射并为分析物提供识别位点，获得UCNPs-配合物纳米探针；其全光谱是其光谱中包含了紫外光、蓝光、绿光、红光以及近红外光的部分。2.根据权利要求1所述的全光谱上转换纳米探针的制备方法，其特征在于：所述的UCNPs上转换纳米颗粒，是经改良后的晶种法合成：具体是将聚合物和准备好的分散在二氯甲烷中的UCNPs颗粒溶解在0.1MNa2CO3溶液中，接着搅拌直到形成混合均匀的溶液，通过洗涤离心获得水溶性的UCNPs。3.根据权利要求1所述的全光谱上转换纳米探针的制备方法，其特征在于：所述UCNPs上转换纳米颗粒的基质材料采用NaGdF4或者NaYF4，形成全光谱中的紫外光和蓝光是通过在颗粒中掺杂Tm元素获得，绿光是通过掺杂Tb元素和Er元素获得，红光是通过掺杂Eu和Er元素获得；通过上述元素的共掺杂以获得该颗粒全光谱的发射特性。4.一种全光谱上转换纳米探针，其特征在于：其是采用权利要求1-3之一所述的方法制得的。5.根据权利要求4所述的全光谱上转换纳米探针，其特征在于：其是通过对UCNPs颗粒，进行聚马来酸酐十八烯的共聚物的包裹修饰，使其后表面通过吸附...

【专利技术属性】
技术研发人员：张勇，孙怀敬，张菁，刘金亮，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：上海,31