一种稀土纳米探针及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种稀土纳米探针及其制备方法和应用，所述稀土纳米探针为核壳结构，所述核壳结构依次包括核心、过渡层和壳层；所述核心的材料为NaErF4；所述过渡层的材料为NaYF4；所述壳层的材料为MnO2。所述稀土纳米探针具有优异的近红外二区荧光效应，且最外层包覆MnO2，利用其能够被肿瘤细胞过表达的谷胱甘肽所降解生成Mn

【技术实现步骤摘要】
一种稀土纳米探针及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于纳米医学材料领域，具体涉及一种稀土纳米探针及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]乳腺癌目前是肿瘤当中最常发生的类型其中之一，也是全球女性因病死亡的主要原因，三阴性乳腺癌(TNBC)是乳腺癌的一个亚型，预后极差，严重威胁着女性的生命。由于TNBC的高侵袭性限制了传统手术、放疗、化疗的效果，因此急需开发新型有效的治疗方法。小干扰RNA(small interfering，siRNA)介导的基因治疗，通过特异性沉默致癌靶基因的表达，其效果远优于传统药物，且细胞毒性低，在肿瘤治疗中受到了极大的关注。虽然，目前已经发现了多种siRNA递送系统，但裸露的siRNA的非特异性生物分布和转染效率较差，极大地阻碍了siRNA在TNBC治疗中的进一步应用，开发精准的肿瘤靶向和足够的siRNA递送工具仍是高效基因治疗的挑战。
[0003]荧光成像是以小分子物质或纳米材料作为介质的成像方式，具有方便快捷，易于被标记，操作简单等优点，是观察细胞和生物成像的优先选择。近年来，稀土荧光纳米探针具有荧光发射峰半峰宽很窄，以及良好的荧光稳定性优异的生物相容性等优点，以及其广泛的光谱可调范围和高灵敏度成像的能力而得到了广泛的开发和研究，用以精确定位。在这些可协调光谱范围内，近红外(NIR)荧光成像因其深的穿透深度而被广泛用于肿瘤检测。更重要的是，近红外二区(NIR
‑
II)荧光具有比组织更高的组织穿透力和更低的自发荧光在第一个近红外窗口中发射的探针，从而实现高分辨率成像。将这种NIR
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II荧光探针用以构建在肿瘤部位特异性聚集的纳米探针将在精确的肿瘤定位中取得巨大进步，也是对于乳腺癌诊断的巨大推进。CN110804434A公开了一种可靶向识别肺鳞癌的稀土探针，所述稀土探针由具有近红外二区荧光成像元素的镧系氟氧化物对具有上转换发光元素的镧系氟氧化物进行包覆形成核壳结构，其结构通式为：ReOF:Ln@ReOF:Ln
′
，其中，Re、Ln和Ln
′
均为镧系元素。CN111234819A公开了一种稀土掺杂纳米探针，为核壳结构镨掺杂氟化镥钠包覆氟化钇钠，其组成为：NaLu1
‑
xF4:Prx@NaYF4，其中，NaLu1‑
x
F4为基质，掺杂离子为Pr；冒号“:”表示为镨掺杂；x为稀土离子掺杂摩尔比，x的范围为0.0005～0.05；NaYF4为壳层，@表示NaYF4包覆在NaLu1‑
x
F4:Pr
x
表面。CN108760692A公开了一种复合纳米探针及其用于活体比率成像检测的方法，该种复合纳米探针包含近红外有机荧光染料和近红外无机稀土纳米材料，其中，近红外有机荧光染料包含花菁类、罗丹明类或BODIPY类探针分子，近红外无机稀土纳米材料包含核结构或核
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壳结构的稀土氟化物；在近红外光的激发下，有机荧光染料与稀土纳米材料都可以发射出近红外光，且互不干扰。当与特定物种相互作用后，有机荧光染料的发射峰位置或强度的大小会发生变化，而稀土纳米材料的发射峰不受影响，从而导致两个近红外发射峰的比率随特定物种的加入而发生规律性变化，以该比率变化为检测信号即可实现对特定物种的检测及成像功能。
[0004]虽然，目前已经发现了多种siRNA递送系统，但裸露的siRNA的非特异性生物分布
和转染效率较差，极大地阻碍了siRNA在TNBC治疗中的进一步应用，上述现有技术中提供的纳米探针并不能精准响应并且传递siRNA。
[0005]因此，开发一种可以精准响应的稀土纳米探针，是目前本领域急需解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种稀土纳米探针及其制备方法和应用，所述稀土纳米探针为核壳结构，所述核壳结构依次包括核心、过渡层和壳层；所述核心的材料为NaErF4；所述过渡层的材料为NaYF4；所述壳层的材料为MnO2，所述稀土纳米探针利用壳层的MnO2能够被肿瘤细胞过表达的谷胱甘肽(GSH)所降解的特点，可以对肿瘤微环境产生智能响应，进而可以应用于siRNA的传递，具有重要的研究价值。
[0007]为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0008]第一方面，本专利技术提供一种稀土纳米探针，所述稀土纳米探针为核壳结构，所述核壳结构依次包括核心、过渡层和壳层；
[0009]所述核心的材料为NaErF4；所述过渡层的材料为NaYF4；所述壳层的材料为MnO2。
[0010]本专利技术提供的稀土纳米探针(ErNPs@MnO2)为核壳结构，依次包括核心、过渡层和壳层，所述核心的材料为NaErF4；所述过渡层的材料为NaYF4；所述壳层的材料为MnO2，本专利技术利用MnO2能够被肿瘤细胞过表达的谷胱甘肽(GSH)所降解生成Mn
2+
的特点，使得到的稀土纳米探针可以对肿瘤微环境产生精准的智能响应，进而可作为纳米药物的载体，传递和释放siRNA，具有重要的应用价值。
[0011]优选地，所述稀土纳米探针的粒径为20～30nm，例如21nm、22nm、23nm、24nm、25nm、26nm、27nm、28nm或29nm等。
[0012]第二方面，本专利技术提供一种如第一方面所述稀土纳米探针的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
[0013](1)将铒离子、保护剂和第一溶剂混合，得到第一澄清溶液；将钠离子、氟离子和第二溶剂混合，得到第二澄清溶液；将钇离子、保护剂和第三溶剂混合，得到第三澄清溶液；
[0014](2)将步骤(1)得到的第一澄清溶液和第二澄清溶液进行反应，去除第二溶剂、再反应，离心，得到NaErF4核心；
[0015](3)将步骤(1)得到的第三澄清溶液、步骤(2)得到的NaErF4核心和步骤(1)得到的第二澄清溶液进行反应、去除第二溶剂、再反应，离心，得到ErNPs；
[0016](4)将步骤(3)得到的ErNPs和葡萄糖溶液混合、反应，得到过渡材料；
[0017](5)将步骤(4)得到的过渡材料和高锰酸钾进行反应，离心，得到所述稀土纳米探针。
[0018]本专利技术提供的稀土纳米探针的制备方法包括如下步骤：首先制备含有铒离子的第一澄清溶液、含有钠离子和氟离子的第二澄清溶液以及含有钇离子的第三澄清溶液；随后将第一澄清溶液和第二澄清溶液进行反应，得到NaErF4核心；再将得到的NaErF4核心、第二澄清溶液和第三澄清溶液进行反应，得到ErNPs(NaErF4@NaYF4)；随后经过水热法在ErNPs表面生成碳壳，得到过渡层材料(ErNPs@C)；最后，在经过强氧化反应，在ErNPs@C表面原位生长一层二氧化锰壳层(MnO2)，这一步骤中ErNPs@C表面的C被消耗，最终得到了最外层包覆
有MnO2的稀土纳米探针(ErNPs@MnO2)；所述制备方法步骤简单，操作方面且合成的稀土纳米探针的均一性、分散性良好。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土纳米探针，其特征在于，所述稀土纳米探针为核壳结构，所述核壳结构依次包括核心、过渡层和壳层；所述核心的材料为NaErF4；所述过渡层的材料为NaYF4；所述壳层的材料为MnO2。2.根据权利要求1所述的稀土纳米探针，其特征在于，所述稀土纳米探针的粒径为20～30nm。3.一种如权利要求1或2所述稀土纳米探针的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将铒离子、保护剂和第一溶剂混合，得到第一澄清溶液；将钠离子、氟离子和第二溶剂混合，得到第二澄清溶液；将钇离子、保护剂和第三溶剂混合，得到第三澄清溶液；(2)将步骤(1)得到的第一澄清溶液和第二澄清溶液进行反应，去除第二溶剂，再反应，离心，得到NaErF4核心；(3)将步骤(1)得到的第三澄清溶液、步骤(2)得到的NaErF4核心和步骤(1)得到的第二澄清溶液进行反应，去除第二溶剂、再反应，离心，得到ErNPs；(4)将步骤(3)得到的ErNPs和葡萄糖溶液混合、反应，得到过渡材料；(5)将步骤(4)得到的过渡材料和高锰酸钾进行反应，离心，得到所述稀土纳米探针。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述保护剂包括油酸；优选地，步骤(1)所述第一溶剂和第三溶剂包括十八烯；优选地，以步骤(1)所述第一溶剂的体积为1mL计，所述铒离子的摩尔数为0.5～1mmol；优选地，步骤(1)所述铒离子、保护剂和第一溶剂混合在氮气保护条件下进行；优选地，步骤(1)所述铒离子、保护剂和第一溶剂混合的温度为110～130℃；优选地，步骤(1)所述铒离子、保护剂和第一溶剂混合的时间为10～30min；优选地，步骤(1)所述第二溶剂包括甲醇；优选地，以步骤(1)所述第二溶液的体积为1mL计，所述氟离子的摩尔数为0.3～0.5mmol；优选地，以步骤(1)所述第二溶液的体积为1mL计，所述钠离子的摩尔数为0.2～0.4mmol；优选地，以步骤(1)所述第一溶剂的体积为1mL计，所述钇离子的摩尔数为0.2～0.5mmol；优选地，步骤(1)所述钇离子、保护剂和第三溶剂混合在氮气保护条件下进行；优选地，步骤(1)所述钇离子、保护剂和第三溶剂混合的温度为110～130℃；优选地，步骤(1)所述钇离子、保护剂和第三溶剂混合的时间为10～30min。5.根据权利要求3或4所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述第一澄清溶液和第二澄清溶液的体积...

【专利技术属性】
技术研发人员：张云，宋良，明丽艳，
申请(专利权)人：中国科学院江西稀土研究院，
类型：发明
国别省市：