一种癌细胞示踪纳米晶材料及其制备方法和在癌细胞示踪剂中用途技术

本申请涉及细胞标记领域，尤其涉及一种癌细胞示踪纳米晶材料及其制备方法和在癌细胞示踪剂中用途。一种表面氨基修饰的上转换发光纳米晶材料，该纳米晶材料的纳米晶分子式如下：NaGd

The invention relates to a cancer cell tracer nanocrystalline material, a preparation method thereof and its application in cancer cell tracer

【技术实现步骤摘要】
一种癌细胞示踪纳米晶材料及其制备方法和在癌细胞示踪剂中用途
本申请涉及细胞标记领域，尤其涉及一种癌细胞示踪纳米晶材料及其制备方法和在癌细胞示踪剂中用途。
技术介绍
随着生命科学的飞速发展，人们对细胞内外物质分析和检测，如微生物分析，药物分析，癌细胞标记以及疾病的早期诊断有着浓厚的兴趣，科学家们不断致力于新材料和新技术的研究和开发。由于生物体本身缺乏可供分析的信号，研究人员想到借助外来的标记材料对生物样品进行分析，获得一些可测量的信号，这样就产生了各种生物分析技术和生物传感方法。从最早的放射性免疫分析到后期发展出的电化学方法、酶联免疫吸附法、化学发光法、荧光分析法等非放射性分析方法，人们一直致力于研究灵敏度高、易标记、无污染、无生物毒性的外来标记方法。荧光分析法利用具有光致发光特性的发光材料作为标记物，具有较高的信号灵敏度、非破坏性的操作模式以及不涉及复杂的化学反应，能够在三维尺度上对生物分子、细胞及整个组织器官进行实时地、可视化的检测，跟踪生物体的各种生理过程，了解生物分子及其机构与功能的关系。荧光标记材料在生物标识、检测及成像领域具有广泛的发展前景。当前，由于上转换发光材料可以采用近红外光激发，能有效减少表皮或细胞损伤、提高穿透深度，是当前稀土发光材料生物领域应用的主要方向。高温热解法是制备形貌可控、粒径均一的单分散上转换发光纳米材料的好方法，但是该方法制备出的稀上发光纳米材料表面通常含有疏水的有机配体，如油酸、油胺和碳十八烯等。这些长链烷基很难使上转换发光纳米材料溶于水，而且表面缺少一些与生物分子偶联的活性基团（如氨基、羧基和巯基）等，在生物领域屮的应用受到一定程度上的限制。为了实现上转换发光纳米材料的生物应用，使其具有良好的水溶性和生物相容性，需要对上转换发光纳米材料的表面进行功能化。
技术实现思路
为了解决上述的技术问题，本申请的目的是提供一种表面氨基修饰的上转换发光纳米晶材料，该纳米晶材料在980纳米激光器激发条件下，Yb3+离子能够吸收并传递能量给Nd3+离子发射绿色荧光。然后经过PEI修饰后表面获得大量氨基，具有良好的水溶性和分散性，能够在水溶液中稳定存在，且氨基官能团可以进一步用于化学偶联生物大分子，因此该纳米晶材料应用于癌细胞标记方面具有生物相容性好、非接触式和时空分辨率高的优势。为了实现上述的目的，本申请采用了以下的技术方案：一种表面氨基修饰的上转换发光纳米晶材料，该纳米晶材料的纳米晶分子式如下：NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：Yb@PEI。优选，该纳米晶材料为水溶性纳米晶材料，由PEI包覆NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：Yb纳米晶构成。优选，NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：Yb@PEI纳米晶为NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：50Yb@PEI。进一步，本申请提供了一种表面氨基修饰的上转换发光纳米晶材料的制备方法，该方法包括以下步骤：1)0.4毫摩尔乙酸钆，0.6毫摩尔乙酸钕，0.04毫摩尔乙酸铒，1毫摩尔三氟乙酸钠，4毫摩尔氟化铵，5毫升油酸和10毫升十八烯加入到三口烧瓶中，在氮气保护气氛条件下，于110℃搅拌并保温60分钟，然后迅速升温至300℃，并保温1小时；2)待溶液冷却至室温后，产物用乙醇和去离子水的混合液洗涤3-5次；3)0.5毫摩尔三氟乙酸钪，0.5毫摩尔乙酸镱，1毫摩尔三氟乙酸钠，4毫摩尔氟化铵，8毫升油酸和10毫升十八烯加入到三口烧瓶中，加热到110℃去除水，再将温度升到150℃反应1小时，冷却至室温，将步骤2）中的产物加入到反应混合液中，搅拌2小时后在氮气保护气氛条件下迅速升温至300℃，并保温1小时；4)待溶液冷却至室温后，产物用乙醇和去离子水的混合液洗涤3-5次；5)将10mlPEI和30ml乙醇混合，加入步骤4）中的产物，搅拌1小时后转移至反应釜，180℃下维持24h；6)反应釜自然冷却至室温后离心，乙醇和去离子水的混合液洗涤3次后经80℃烘箱烘8h，得PEI修饰的纳米晶。进一步，本申请提供了所述的纳米晶材料用于癌细胞示踪标记物制备中的应用。进一步，本申请提供了一种癌细胞示踪剂，该示踪剂包括权利要求1或2或3所述的纳米晶材料。本申请由于采用了上述的技术方案，通过一种热分解法制备出超小尺寸的NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：Yb核壳纳米晶，再通过PEI包覆纳米晶获得表面氨基修饰的纳米晶材料。这是由于PEI具有大量氨基，用于表面修饰纳米晶可以使其表面被氨基功能化，从而能够很好地分散在水溶液中，并且进一步可以通过氨基偶联生物大分子。然后在980纳米激光器激发条件下，NaYbF4@NaScF4：Nd核壳纳米晶水溶液在1064纳米处具有较强的发光。因此，本申请提供的纳米晶材料具有很好的生物相容性和水溶性，同时具备在近红外光激发下的上转换发光性能，能够很好的用于细胞标记应用。附图说明图1（a）和（b）分别为NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：50Yb的XRD图谱和透射电子显微镜图，（c）为NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：50Yb@PEI的透射电子显微镜图。图2（a）NaGd0.9Nd0.1F4@NaScF4:20Yb（黑色）与NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4:20Yb（绿色）纳米晶在980纳米近红外激光器激发条件下的下转移发射谱，（b）下转移发光强度随Yb3+离子掺杂浓度变化的关系曲线，（c）980nm激光器激发的下转移发光机理示意图。图3NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：20Yb，NaGd0.6Nd0.4F4@NaGdF4：20Yb与NaGd0.2Nd0.6Yb0.2F4@NaScF4纳米晶在980纳米近红外激光器激发条件下的下转移发射谱。图4NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4:20Yb纳米晶中Nd3+离子的近红外发光强度在不同无机盐溶液中的相对强度。图5细胞的毒性试验。图6NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：50Yb@PEI纳米晶与HepG2细胞共培养的荧光图片（a,明场，3h，160μg/mL+HepG2，b，暗场，3h，160μg/mL+HepG2，c，明场，6h，160μg/mL+HepG2，d，暗场，6h，160μg/mL+HepG2）。具体实施方式1实验部分1.1主要仪器和试剂：乙酸钆(99.0%)，三氟乙酸钠，乙酸镱(99.9%)，三氟乙酸钪，乙酸钕(99.0%)，油酸(90.0%),十八烯(90.0%)和聚乙烯亚胺（PEI）购买于Sigma-Aldrich公司，无水乙醇和氟化铵购买于国药集团化学试剂有限公司，3-（4,5-Dimethylthiazol2-yl)-2,5-diphenyltetrazoliumbromide（MTT）和DMSO购买于北京鼎国生物有限公司，HepG2细胞购于中国科学院上海细胞库。1.2NaGd0.4Nd本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面氨基修饰的上转换发光纳米晶材料，其特征在于，该纳米晶材料的纳米晶分子式如下：NaGd

【技术特征摘要】
1.一种表面氨基修饰的上转换发光纳米晶材料，其特征在于，该纳米晶材料的纳米晶分子式如下：NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：Yb@PEI。


2.根据权利要求1所述的一种表面氨基修饰的上转换发光纳米晶材料，其特征在于，该纳米晶材料为水溶性纳米晶材料，由PEI包覆NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：Yb纳米晶构成。


3.根据权利要求1或2所述的一种表面氨基修饰的上转换发光纳米晶材料，其特征在于，NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：Yb@PEI纳米晶为NaGd0.4Nd0.6F4@NaScF4：50Yb@PEI。


4.根据权利要求3所述的一种表面氨基修饰的上转换发光纳米晶材料的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
1）0.4毫摩尔乙酸钆，0.6毫摩尔乙酸钕，0.04毫摩尔乙酸铒，1毫摩尔三氟乙酸钠，4毫摩尔氟化铵，5毫升油酸和10毫升十八烯加入到三口烧瓶中，在氮气保护气氛条件下，于110℃搅拌并保温60分钟，然后迅速升...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟丽，王兆安，郭文胜，
申请(专利权)人：杭州美迪生物医药技术开发有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33