一种近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针制造技术

本发明专利技术公开了一种近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针

【技术实现步骤摘要】
一种近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针、制备方法及其应用


[0001]本专利技术属于发光材料
，具体涉及一种近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针
、
制备方法及其应用
。

技术介绍

[0002]镧系上转换纳米颗粒
(UCNPs)
因其窄的发射
、
不闪烁性和优异的光稳定性而引起了学者们广泛的兴趣，使用
UCNPs
作为成像探针可以消除生物样品的自发背景荧光的干扰，产生具有高对比度的图像
。
通常，
UCNPs
使用
Yb
3+
离子作为敏化剂来吸收红外辐射，并非辐射地将能量传递给激活剂离子
Er
3+
、Tm
3+
或
Ho
3+
，以产生可见或紫外发射
。
然而，镧系离子的吸收截面比有机染料低得多，采用有机染料作为天线分子，可以显著提高
UCNPs
的捕获光子的能力，并提高其上转换发光亮度
。
[0003]然而，传统的近红外染料的配位基团通常通过长的碳链结构与荧光发光中心即共轭部分相连，发生在染料与镧系离子之间的能量传递的距离被延长，能量传递效率被降低
。
本专利技术旨在通过设计近红外染料的结构缩短能量传递的距离，并通过重原子效应提高短程三线态能量传递的效率，并以此提高单个纳米粒子的亮度
。

技术实现思路

[0004]针对上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有高亮度的近红外染料敏化稀土上转换纳米探针，制备方法及其应用
。
本专利技术通过将近红外花菁染料配位到核壳结构上转换纳米颗粒上实现上转换发光增强；本专利技术的近红外花菁染料中，配位基团直接修饰在染料的共轭部分，能够实现更强的上转换发光；进一步的本专利技术的高亮度的近红外染料敏化稀土上转换纳米探针可以用在单颗粒成像中
。
本专利技术的技术方案具体介绍如下
。
[0005]本专利技术提供一种近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针，其包括近红外花菁染料和核壳结构上转换纳米颗粒，由近红外花菁染料和核壳结构上转换纳米颗粒的表面配位实现上转换发光增强；其中，近红外花菁染料的共轭体系上直接修饰有配位基团
R
，近红外花菁染料的结构如式
1)
或者式
2)
所示：
[0006][0007][0008]其中：
n
为1‑
20
之间的整数，
R1、R2独立的选自
C1‑
C6烷基，芳基取代
C1‑
C6烷基
、
炔基取代
C1‑
C6烷基
、
烷氧基取代
C1‑
C6烷基
、
羧基取代
C1‑
C6烷基
、
磺酸基取代
C1‑
C6烷基，羟基取代
C1‑
C6烷基，羟基苯甲酰氧基取代
C1‑
C6烷基，卤素取代
C1‑
C6烷基
、
氨基取代
C1‑
C6烷基
、
酰胺基取代
C1‑
C6烷基或氰基取代
C1‑
C6烷基中任一种；
R
为磺酸根或者羧酸根
。
[0009]本专利技术中，
n
为2‑5之间的整数
。
[0010]本专利技术中，近红外花菁染料选自磺化
‑
ICG
染料
、
磺化
‑
Cy7
染料中任一种
。
[0011]本专利技术中，近红外花菁染料吸收波长在
600
‑
900nm
，发射波长在
650
‑
950nm。
[0012]本专利技术中，核壳结构上转换纳米颗粒和近红外花菁染料分子的个数比在
1:1
～1：
1000
之间；优选的，个数比在
1:10
～1：
100
之间
。
[0013]本专利技术中，核壳结构上转换纳米颗粒为
NaYbF4:x
％
RE@NaLuF4:y
％
Yb
，
x
＝
0.5
‑
100,y
＝
0.01
‑
100,
其粒径总和小于
100nm
，其中核的粒径在
<100nm,
壳层的厚度
<50nm
；核中掺杂
RE
可以是
Er
3+
、Tm
3+
和
Ho
3+
离子中的任意一种发射体离子，以
RE
离子作为发射体，最外层中掺杂
Yb
3+
作为花菁染料能量受体，进而传能给
RE。
[0014]本专利技术还提供一种上述的近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针的制备方法，包括以下步骤：
[0015](1)
核壳结构上转换纳米颗粒的合成；
[0016](2)
近红外花菁染料配位到核壳结构上转换纳米颗粒的表面
。
[0017]本专利技术中，步骤
(2)
中，使用
NOBF4法对核壳结构上转换纳米颗粒进行预处理或直接采用有机溶剂分散稀土上转换纳米粒子后，和近红外花菁染料溶液配合，通过配体交换过程将近红外花菁染料配位到核壳结构上转换纳米颗粒上
。
[0018]进一步的，本专利技术提供一种上述的近红外花菁
Cy7
染料敏化稀土上转换发光纳米探针在单颗粒成像中的应用
。
应用时，使用功率密度：
1.43
‑
11.6kW/cm2，激发波长为
600
‑
900nm
近红外光源激发照射；本专利技术的具体实施例中给出了针对两个体系分别使用
730nm
和
808nm
激光器进行激发的方案；最优选的，功率密度为
1.43kW/cm2，
808nm
的激光激发，发光亮度显著增强
。
[0019]和现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：
[0020](1)
本专利技术提供了一种新型近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针，其通过新型近红外花菁染料中的共轭结构上直接连接的配体交换配位到稀土上转换纳米颗粒表面实现染料敏化发光增强；在
808nm
激发下，激光功率为
37.5W/cm2的测试条件下，磺化
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针，其特征在于，其包括共轭结构上直接连接配位基团的近红外花菁染料和核壳结构上转换纳米颗粒，由近红外花菁染料和核壳结构上转换纳米颗粒的表面配位实现上转换发光增强；其中，近红外花菁染料的共轭体系上直接修饰有配位基团
R
，近红外花菁染料的结构如式
1)
或者式
2)
所示：其中：
n
为1‑
20
之间的整数，
R1、R2独立的选自
C1‑
C6烷基，芳基取代
C1‑
C6烷基
、
炔基取代
C1‑
C6烷基
、
烷氧基取代
C1‑
C6烷基
、
羧基取代
C1‑
C6烷基
、
磺酸基取代
C1‑
C6烷基，羟基取代
C1‑
C6烷基，羟基苯甲酰氧基取代
C1‑
C6烷基，卤素取代
C1‑
C6烷基
、
氨基取代
C1‑
C6烷基
、
酰胺基取代
C1‑
C6烷基或氰基取代
C1‑
C6烷基中任一种；
R
为磺酸根或者羧酸根
。2.
根据权利要求1所述的近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针，其特征在于，
n
为2‑5之间的整数
。3.
根据权利要求1所述的近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针，其特征在于，近红外花菁染料选自磺化
‑
ICG
染料
、
磺化
‑
Cy7
染料中任一种
。4.
根据权利要求1所述的近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针，其特征在于，近红外花菁染料吸收波长在
600
‑
900nm
，发射波长在
650
‑
950nm。5.
根据权利要求1所述的近红外花菁染料敏化稀土上转换发光纳米探针，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘倩，赵菲，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：