稀土上转换发光纳米材料包覆剂及其制备方法与应用技术

本申请涉及发光纳米材料技术领域，尤其涉及一种稀土上转换发光纳米材料包覆剂及其制备方法与应用，提供的稀土上转换发光纳米材料包覆剂为两亲性接枝共聚物，且结构如式I所示，该两亲性接枝共聚物以聚天然氨基酸为共聚物主链，保证了其具有良好的生物相容性，再引入具有疏水性的链段和亲水性的链段，从而获得同时具有疏水性和亲水性的两亲性接枝共聚物，并且通过调整主链长度、疏水性的链段和亲水性的链段的长度，可以对两亲性接枝共聚物的亲疏水性进行调节，以适合对不同稀土上转换发光纳米材料进行有效包覆，得到的两亲性接枝共聚物生物相容性高、包覆效果较佳，不影响稀土上转换发光纳米材料的上转换发光效果，有利于广泛应用。用。用。

【技术实现步骤摘要】
稀土上转换发光纳米材料包覆剂及其制备方法与应用


[0001]本申请属于发光纳米材料
，尤其涉及一种稀土上转换发光纳米材料包覆剂及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]镧系稀土掺杂上转换发光材料是一种能够在吸收长波长、低光子能量的光后辐射出短波长、高光子能量的可见光的发光材料。Auzel等人通过在玻璃基质中掺入Ho
3+
、Er
3+
、Tm
3+
和Yb
3+
，获得了在红外光激发下高强度的可见发光，并提出了“上转换发光”这一发光概念。此后，多种以镧系离子作为发光中心的上转换发光纳米材料(UCNPs)被研究者所开发。与传统的需要紫外或者可见光激发的下转换荧光材料相比，UCNPs具有一系列不可比拟的优点，包括具有较强的组织穿透能力，对生物组织损伤小，无背景荧光干扰，具有优异的光稳定性，长达数百纳米的反
‑
Stokes位移和较长的发光寿命，因此在生物医学领域引起了广泛的关注。目前，NCNPs的生物医学应用集中在生物标记物成像、光热光动力治疗和药物递送等方面。
[0003]热分解方法是制备UCNPs的主要方法之一，它利用稀土金属的三氟乙酸盐或卤化盐在OAc或OAm等表面活性剂辅助条件下，快速分解产生单体，进而成核生长，形成表面具有长疏水碳氢链结构的UCNPs。然而这类UCNPs只能在有机溶剂中分散，无法在水或缓冲溶液中分散。因此，提高上转换发光纳米材料的水分散性和生物相容性是使其在生物医学应用的前提条件，然而，目前对于如何同时提高稀土上转换发光纳米材料的水分散性和生物相容性是亟待研究的问题。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供一种稀土上转换发光纳米材料包覆剂及其制备方法与应用，旨在解决现有技术中稀土上转换发光纳米材料无法同时提高其水分散性和生物相容性的问题。
[0005]为实现上述申请目的，本申请采用的技术方案如下：
[0006]第一方面，本申请提供一种稀土上转换发光纳米材料包覆剂，稀土上转换发光纳米材料包覆剂为两亲性接枝共聚物，且结构如式I所示，
[0007][0008]其中，1≤x≤400、1≤y≤400、1≤z≤100、12≤w≤230、3≤x+y+z≤500。
[0009]第二方面，本申请提供一种稀土上转换发光纳米材料包覆剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010]将以羧基为侧基的天然α
‑
氨基酸的衍生物溶解于有机溶剂中，在三光气条件下进行反应，并进行纯化结晶得到N羧酸酐；
[0011]将N羧酸酐和引发剂混合溶解后，进行开环聚合反应，并进行纯化干燥得到的聚羧酸衍生物；
[0012]将聚羧酸衍生物溶解后与溴化氢醋酸溶液混合，进行取代反应，并进行纯化干燥得到油胺
‑
聚羧酸共聚物；
[0013]将聚乙二醇单甲醚和甲苯混合并进行除水处理后进行溶解，得到聚乙二醇单甲醚溶液，将油胺
‑
聚羧酸共聚物、引发剂、二异丙基碳二亚胺、4
‑
二甲基氨基吡啶和聚乙二醇单甲醚溶液混合，并进行纯化干燥得到结构如式I所示的两亲性接枝共聚物。
[0014]第三方面，本申请提供一种稀土上转换发光纳米复合材料，稀土上转换发光纳米复合材料包括稀土上转换发光纳米材料和包覆于稀土上转换发光纳米材料表面的包覆剂，其中，包覆剂为稀土上转换发光纳米材料包覆剂或由稀土上转换发光纳米材料包覆剂的制备方法制备得到的。
[0015]第四方面，本申请提供一种稀土上转换发光纳米复合材料的制备方法，包括如下步骤：
[0016]将稀土上转换发光纳米材料分散液进行除杂处理后，分散于氯仿中，得到稀土上转换发光纳米材料分散液；
[0017]将稀土上转换发光纳米材料包覆剂分散于氯仿中，得到稀土上转换发光纳米材料包覆剂分散液；
[0018]将稀土上转换发光纳米材料分散液和稀土上转换发光纳米材料包覆剂分散液进行混合处理后，吹干氯仿，并分散于水溶液中，得到稀土上转换发光纳米复合材料。
[0019]本申请第一方面提供的稀土上转换发光纳米材料包覆剂，稀土上转换发光纳米材料包覆剂为两亲性接枝共聚物，且结构如式I所示，提供的结构式如式I所示的两亲性接枝共聚物以聚天然氨基酸为共聚物主链，保证了其具有良好的生物相容性，再引入具有疏水
性的链段和亲水性的链段，从而获得同时具有疏水性和亲水性的两亲性接枝共聚物，并且通过调整主链长度、疏水性的链段和亲水性的链段的长度，可以对两亲性接枝共聚物的亲疏水性进行调节，以适合对不同稀土上转换发光纳米材料进行有效包覆，得到的两亲性接枝共聚物生物相容性高、包覆效果较佳，不影响稀土上转换发光纳米材料的上转换发光效果，有利于广泛应用于稀土上转换发光纳米材料领域。
[0020]本申请第二方面提供的稀土上转换发光纳米材料包覆剂的制备方法，该制备方法中，是由以羧基为侧基的天然α
‑
氨基酸的衍生物作为原料制备天然氨基酸N
‑
羧酸酐，经引发剂进行开环聚合反应得到的聚羧酸衍生物；再通过缩合反应向引入具有疏水性的链段和亲水性的链段，从而获得具有两亲接枝共聚物。该制备方法简单方便、易操作，不需要使用大型仪器设备，可进行大规模生产。
[0021]本申请第三方面提供的稀土上转换发光纳米复合材料，稀土上转换发光纳米复合材料包括稀土上转换发光纳米材料和包覆于稀土上转换发光纳米材料表面的包覆剂，由于提供的包覆剂为生物相容性高、包覆效果较佳，不影响稀土上转换发光纳米材料的上转换发光效果的两亲性接枝共聚物，因此，得到的稀土上转换发光纳米复合材料不仅能够保持较强的上转换发光效果，同时具有较好的水分散性和生物相容性的性能，有利于广泛应用于生物医学等领域。
[0022]本申请第四方面提供的稀土上转换发光纳米复合材料的制备方法，该制备方法仅需要将稀土上转换发光纳米材料分散液和包覆剂分散液混合即可，制备方法简单方便，有利于广泛使用。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0024]图1是本申请实施例1提供的化合物5(即结构如式I所示的稀土上转换发光纳米材料包覆剂)溶解于1mL氘代二甲基亚砜中进行核磁共振氢谱示意图。
[0025]图2是本申请实施例2提供的稀土上转换发光纳米复合材料的水分散液滴于硅片上，干燥后利用扫描电子显微镜(SEM)观察示意图。
[0026]图3是本申请实施例2提供的稀土上转换发光纳米复合材料的上转换发光情况分析图。
具体实施方式
[0027]为了使本申请要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种稀土上转换发光纳米材料包覆剂，其特征在于，所述稀土上转换发光纳米材料包覆剂为两亲性接枝共聚物，且结构如式I所示，其中，1≤x≤400、1≤y≤400、1≤z≤100、12≤w≤230、3≤x+y+z≤500。2.一种如权利要求1所述的稀土上转换发光纳米材料包覆剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将以羧基为侧基的天然α
‑
氨基酸的衍生物溶解于有机溶剂中，在三光气条件下进行反应，并进行纯化结晶得到N羧酸酐；将所述N羧酸酐和引发剂混合溶解后，进行开环聚合反应，并进行纯化干燥得到的聚羧酸衍生物；将所述聚羧酸衍生物溶解后与溴化氢醋酸溶液混合，进行取代反应，并进行纯化干燥得到油胺
‑
聚羧酸共聚物；将聚乙二醇单甲醚和甲苯混合并进行除水处理后进行溶解，得到聚乙二醇单甲醚溶液，将所述油胺
‑
聚羧酸共聚物、引发剂、二异丙基碳二亚胺、4
‑
二甲基氨基吡啶和所述聚乙二醇单甲醚溶液混合，并进行纯化干燥得到结构如式I所示的两亲性接枝共聚物。3.根据权利要求2所述的稀土上转换发光纳米材料包覆剂的制备方法，其特征在于，所述以羧基为侧基的天然α
‑
氨基酸的衍生物包括谷氨酸的衍生物或天门冬氨酸的衍生物；和/或，所述有机溶剂包括四氢呋喃；和/或，所述引发剂包括顺式油基伯胺，且所述N羧酸酐和所述引发剂的摩尔比为1～200：1；和/或，所述聚乙二醇单甲醚的分子量为500～10000，且，所述聚乙二醇单甲醚和所述油胺
‑
聚羧酸共聚物的摩尔比为1:1～200。4.根据权利要求3所述的稀土上转换发光纳米材料包覆剂的制备方法，其特征在于，所述谷氨酸的衍生物包括γ
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苄基
‑
L
‑
谷氨酸酯、γ
‑
甲基
‑
L
‑
谷氨酸酯中的至少一种；和/或，所述天门冬氨酸的衍生物包括β
‑
苄基
‑
L
‑
天门冬氨酸酯、β
‑
甲基
‑
L
‑
天门冬氨酸酯中的至少一种。5.根据权利要求2所述的稀土上转换发光纳米材料包覆剂的制备方法，其特征在于，将
以羧基为侧基的天然α
‑
氨基酸的衍生物溶解于有机溶剂中，在三光气条件下进行反应的步骤中，包括：将5～5.5g以羧基为侧基的天然α
‑
氨基酸的衍生物溶解于100～110mL四氢呋喃中，并加入3～3.5g三光气进行搅拌反应30～40分钟；和/或，进行纯化结晶得到N羧酸酐的步骤中，包括：提供石油醚依次进行沉降、过滤得到粗产物；再采用四氢呋喃和正己烷的混合溶剂进行三次重...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙明亮，张瑜，邓明虓，王帅，谌厚荣，
申请(专利权)人：广东省赛射光谱医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：