【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及纳米马达的制备领域，特别是一种具有仿生功能的上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法。
技术介绍
1、微/纳米马达(mnm)是一种小型化装置或结构，可以将化学能或其他形式的能量转化为推动自身运动的机械能。与宏观尺度的智能机器人一样，mnm可以在不同的流体环境中进行复杂的操作。由于其体积小和自主运动的特点，它们在药物输送、微创手术、生化传感和环境修复等领域显示出广阔的应用前景。然而，实现mnm的高精度、高准确度的可控运动仍然具有挑战性。
2、mnm可以通过多种策略进行驱动，包括化学催化驱动、浓度梯度驱动、外部能源(如磁场、光、超声波或电场)驱动或运动细胞(如精子细胞、细菌细胞)驱动等。基于化学反应推进的mnm具有相对更快的运动速度，但运动方向的可控性较差。相反的，由外部物理场驱动的mnm不需要特定的化学燃料进行推进，但运动速度相对较慢。因此，为了获得对mnm运动行为的准确调控，迫切需要开发新的mnm运动控制策略，以实现运动方向和速度的可控调制。光能具有绿色、高效和易于控制等优点。与其他能源相比，光驱动的mnm可以基于自电泳、自扩散电泳、自热泳和光异构化等多种驱动机制，通过改变辐照条件(光强、波长、光源位置等)，实现光驱动mnm的定向、多模态、可编程或集体运动行为。光控mnm成为一种很有吸引力的驱动策略。
3、与传统的mnm相比，基于天然生物蛋白的酶驱动微/纳米马达(emnm)在生物医学方面显示出明显的优势。由于酶良好的生物相容性、高效的生物可利用性和温和的酶促反应条件，emnm近年来引起了广泛
4、二氧化铈(ceo2)是一种稀土金属氧化物材料，由于ce4+和ce3+之间氧化态的快速转变、电子的得失以及晶格结构中的氧空位或缺陷，ceo2具有优异的催化活性，已发现其具有过氧化物酶(pod)、超氧化物歧化酶(sod)等多种类酶活性。另外，作为半导体光催化剂，ceo2具有相对较大的比表面积，进一步增强了其催化性能和对紫外/可见光的利用。在紫外/可见光激发下，ceo2表现出高效的光催化能力，与类酶活性协同实现串联催化过程。然而，由于紫外/可见光穿透深度有限，限制了ceo2在体内深层组织的应用。
5、上转换发光(ucl)是一种非线性发光效应，即采用低能量光子激发，通过一系列的光子吸收和能量转移过程，发射高能量的光子。镧系元素掺杂的上转换纳米材料能够结合两个或多个低能光子，通过反斯托克斯过程产生单个高能光子，具有光学稳定性好、荧光寿命长、组织穿透能力强和毒副作用小等优点，是比较理想的新型无机功能材料，近红外光(nir)有效降低了生物组织的光散射效应，有利于上转换纳米粒子在活体或深层组织中的应用。
6、本专利技术通过真空灌注法将ceo2注入介孔二氧化硅修饰的上转换纳米材料的孔道内，利用parafilm蜡膜对纳米粒子进行半固定，通过超声法将红细胞膜(em)包覆在纳米粒子单侧表面，制备了形貌规则、粒径均一、类酶活性高、生物相容性好，具有酶仿生功能的上转换/ceo2不对称纳米马达(ucnp/ceo2@em)。一方面，基于ceo2的类过氧化氢酶活性，ceo2能够分解环境中的h2o2产生o2气体，为ucnp/ceo2@em纳米马达提供了持续的驱动动力；另一方面，在980nm近红外光激光照射下，上转换纳米材料发射475nm的蓝光，促使ceo2发生光催化反应。具体来说，光生电子(e–)在ceo2表面与o2迅速反应形成·o2–。在光催化协同类超氧化物歧化酶活性的作用下，ceo2在溶液中将生成的·o2–歧化为h2o2和o2，为马达运动进一步提供催化反应燃料h2o2和o2动力。通过改变980nm近红外激光的光照条件，能够实现纳米马达运动行为的精准调控。
技术实现思路
1、本专利技术的目的是针对上述存在问题，提供一种具有仿生功能的上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，该方法合成了修饰介孔二氧化硅(msio2)壳层的上转换纳米粒子，通过真空灌注法将ceo2注入msio2的孔道内，进一步采用parafilm蜡膜对所制备纳米复合粒子进行半固定，在裸露的单侧表面修饰红细胞膜，合成出形貌规则、粒径均一、类酶活性高、生物相容性好，具有酶仿生功能的上转换/ceo2不对称纳米马达。包括以下步骤：
2、1)制备nayf4:yb,tm上转换纳米核的步骤，将醋酸钇、醋酸镱、醋酸铥水溶液与油酸和1-十八烯反应后冷却至室温，加入naoh-甲醇和nh4f-甲醇的混合液，在氩气保护下继续反应得到；
3、2)制备nayf4:yb,tm@nayf4上转换纳米核壳的步骤，是将醋酸钇水溶液与油酸和1-十八烯反应后冷却至室温，加入nayf4:yb,tm的环己烷分散液继续反应得到；
4、3)制备nayf4:yb,tm@nayf4@sio2结构的步骤，是将环己烷、igepl co-520与nayf4:yb,tm@nayf4的环己烷分散液超声后，加入氨水及四乙氧基硅烷(teos)反应后得到；
5、4)制备nayf4:yb,tm@nayf4@sio2@msio2(ucnp)结构的步骤，是在十六烷基三甲基溴化铵(ctab)水溶液中加入分散在水中的nayf4：yb、tm@nayf4@sio2溶液和三乙醇胺(tea)，水浴加热后加入teos，继续反应后得到；
6、5)制备ucnp/ceo2的步骤，将氯化铈水溶液中加入过氧化氢溶液，反应后加入ucnp并超声，减压旋蒸至干后加入氨水，反应后得到；
7、6)制备ucnp/ceo2@em的步骤，将ucnp/ceo2水溶液与海藻酸钠(alg)水溶液混合，反应后得到ucnp/ceo2-alg，将所得ucnp/ceo2-alg分散于超纯水(dw)中，烘干后盖在蜡膜上，继续烘干后冷却至室温，将样品在红细胞膜溶液中静置、超声，再经四氢呋喃润洗、pbs洗涤后得到。
8、进一步的，步骤1)制备nayf4:yb,tm上转换纳米核的具体方法是：分别配制0.2m的醋酸钇、醋酸镱、醋酸铥水溶液，将1.4ml醋酸钇、0.58ml醋酸镱、0.04ml醋酸铥水溶液与3ml油酸和7ml 1-十八烯在搅拌下缓慢升温至150℃保持40min。反应结束后停止加热，冷却至室温，加入1mlnaoh-甲醇(1m)和4mlnh4f-甲醇(0.4m)的混合液，在50℃搅拌40min，然后升温至75℃，保持15min，接着升温至100℃，连接真空泵抽气10min，然后在氩气保护下以30℃/8min的速度升温至280℃，维持1.5h。反应结束后，冷却至室温。将溶液离心分离，弃去上清，本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，其特征是：首先合成包裹介孔SiO2的上转换纳米粒，通过真空灌注法将CeO2注入介孔SiO2的孔道内，然后用Parafilm蜡膜对纳米粒进行半固定，在裸露的单侧表面覆盖红细胞膜，合成得到上转换/二氧化铈不对称纳米马达，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，其特征是，步骤1)的具体步骤是：分别配制0.2M的醋酸钇、醋酸镱、醋酸铥水溶液，将1.4mL醋酸钇、0.58mL醋酸镱、0.04mL醋酸铥水溶液与3mL油酸和7mL 1-十八烯在搅拌下缓慢升温至150℃保持40min，反应结束后停止加热，冷却至室温，加入1mL 1M的NaOH-甲醇和4mL 0.4M的NH4F-甲醇的混合液，在50℃搅拌40min，然后升温至75℃，保持15min，接着升温至100℃，连接真空泵抽气10min，然后在氩气保护下以30℃/8min的速度升温至280℃，维持1.5h，反应结束后，冷却至室温，将溶液离心分离，弃去上清，沉淀用乙醇离心洗涤2次，用8mL环己烷超声分散。
3.根据权利要
4.根据权利要求1所述的仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，其特征是，步骤3)的具体步骤是：将21mL环己烷、1.5mL Igepl CO-520与2mL NaYF4:Yb,Tm@NaYF4的环己烷分散液超声15min得到澄清透明的溶液，在磁力搅拌5min后，加入100μL28％氨水并继续搅拌30min，逐滴加入40μL TEOS并搅拌48h，反应结束后用10mL乙醇和10mL甲醇离心洗涤，弃去上清液，沉淀用乙醇再洗涤两次，最终分散于20mL超纯水中。
5.根据权利要求1所述的仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，其特征是，步骤4)的具体步骤是：将4.55g CTAB溶解于40mL超纯水中，在磁力搅拌下加入20mL分散在水中的NaYF4：Yb，Tm@NaYF4@SiO2溶液和200μLTEA，水浴加热至80℃并维持1h，逐滴加入160μLTEOS，继续搅拌1h，反应结束后冷却至室温，离心分离沉淀，用乙醇洗涤1次，用30mL1％NaCl-甲醇溶液沉降放置15h，离心分离沉淀并用乙醇洗涤2次，烘干得到白色固体粉末。
6.根据权利要求1所述的仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，其特征是，步骤5)的具体步骤是：配制0.75mg/mL氯化铈水溶液，取5mL，加入等物质的量30％过氧化氢溶液，磁力搅拌3h，反应结束后加入5mg UCNP并超声15min，在50℃中速减压旋蒸至干，于搅拌下加入5mLpH＝9.6的氨水，75℃水浴加热30min，反应结束后，陈化15h，然后离心分离沉淀，用超纯水洗涤2次，烘干得到淡黄色固体粉末。
7.根据权利要求1所述的仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，其特征是，步骤6)的具体步骤是：取10mg UCNP/CeO2分散于5mL超纯水中，取10mg海藻酸钠溶解于5mL超纯水中，和UCNP/CeO2水溶液混合，磁力搅拌4h，反应结束后，离心并用超纯水洗涤2次收集样品，烘干备用，剪取一小块蜡膜，拉伸并包覆于玻片上，置于65℃烘箱中保持20min，使蜡膜处于微熔状态，取1mg UCNP/CeO2-ALG分散于1mL DW中，吸取1mL滴在另一块玻片上，置于烘箱中烘干，将载有样品的玻片盖在蜡膜上，在烘箱中保持5min，取出两块玻片，待冷却至室温后，揭开并用镊子取下蜡膜，沿样品痕迹剪取并放在1mL红细胞膜溶液中，静置10min，然后于10％功率超声2min，超声工作时间5s，间歇2s，超声结束后，用水冲洗蜡膜上残余的红细胞膜，将蜡膜放入四氢呋喃中润洗，将四氢呋喃离心分离沉淀，用PBS洗涤2次，最终分散在0.1mL PBS溶液中。
8.一种仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达，其特征是，通过权利要求1-7任一项所述的方法制...
【技术特征摘要】
1.一种仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，其特征是：首先合成包裹介孔sio2的上转换纳米粒，通过真空灌注法将ceo2注入介孔sio2的孔道内，然后用parafilm蜡膜对纳米粒进行半固定，在裸露的单侧表面覆盖红细胞膜，合成得到上转换/二氧化铈不对称纳米马达，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，其特征是，步骤1)的具体步骤是：分别配制0.2m的醋酸钇、醋酸镱、醋酸铥水溶液，将1.4ml醋酸钇、0.58ml醋酸镱、0.04ml醋酸铥水溶液与3ml油酸和7ml 1-十八烯在搅拌下缓慢升温至150℃保持40min，反应结束后停止加热，冷却至室温，加入1ml 1m的naoh-甲醇和4ml 0.4m的nh4f-甲醇的混合液，在50℃搅拌40min，然后升温至75℃，保持15min，接着升温至100℃，连接真空泵抽气10min，然后在氩气保护下以30℃/8min的速度升温至280℃，维持1.5h，反应结束后，冷却至室温，将溶液离心分离，弃去上清，沉淀用乙醇离心洗涤2次，用8ml环己烷超声分散。
3.根据权利要求1所述的仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，其特征是，步骤2)的具体步骤是：将1ml醋酸钇水溶液与3ml油酸和7ml 1-十八烯在搅拌下缓慢升温至150℃保持40min，反应结束后停止加热，冷却至室温，加入4mlnayf4:yb,tm的环己烷分散液，搅拌10min，加入1mlnaoh-甲醇(1m)和4mlnh4f-甲醇(0.4m)的混合液，在50℃搅拌40min，然后升温至75℃，保持15min，接着升温至100℃，连接真空泵抽气10min，然后在氩气保护下以30℃/8min的速度升温至280℃，维持1.5h，反应结束后，冷却至室温，将溶液离心分离，弃去上清，沉淀用乙醇离心洗涤2次，样品最终用8ml环己烷超声分散。
4.根据权利要求1所述的仿生上转换/二氧化铈不对称纳米马达的制备方法，其特征是，步骤3)的具体步骤是：将21ml环己烷、1.5ml igepl co-520与2ml nayf4:yb,tm@nayf4的环己烷分散液超声15min得到澄清透明的溶液，在磁力搅拌5min后，加入100μl28％氨水并继续搅拌30min，逐滴加入40μl teos并搅拌48h，反应...
【专利技术属性】
技术研发人员：王旭，耿炜，王静雯，牟荣惠，刘惠妹，
申请(专利权)人：天津医科大学，
类型：发明
国别省市：
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