共沉淀法制備上轉(zhuǎn)換納米顆粒及表面修飾并用于生物檢測

鑭系摻雜的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子將近紅外輻射轉(zhuǎn)化為波長較短的熒光（例如可見光），而且具有固有的優(yōu)勢，包括自身熒光弱，生物相容性好，發(fā)射峰窄，光化學穩(wěn)定性高等。克服了以往的下轉(zhuǎn)換熒光傳感器（如量子點、金納米粒子等）信噪比低，可能對細胞和器官造成損害，以及光線穿透深度低等缺點，已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在已經(jīng)被廣泛應(yīng)用在生物檢測(DNA/RNA、重金屬離子、病毒和酶等）中。

本文主要介紹了上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的制備和表面修飾，首先通過共沉淀法制備尺寸均一且分散性良好的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子NaYF4: Yb/Er/Nd核。然后通過外延生長法包裹了摻Nd的外部上轉(zhuǎn)換納米顆粒殼層，獲得了核殼NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd。由于Nd的摻雜改變了合成UCNPs的激發(fā)波長，合成的UCNPs可由808 nm近紅外光激發(fā)，不存在激光照射時造成生物組織或者體液過熱現(xiàn)象，不會對生物組織造成損害。808 nm的近紅外光也具有特別深的組織穿透性,在體內(nèi)成像和體內(nèi)檢測方面也有很大的研究前景。

1.油酸包裹NaYF4: Yb/Er/Nd的合成

具體步驟如下:首先將0.77 mmol Y2(CH3COO)3;、0.2 mmol Yb2(CH3COO)3; 、0.002 mmol Er2(CH3COO)3;、0.001mmol Nd2(CH3COO)3;、10 ml油酸和15 ml 1-十八烯在100 mL三口燒瓶中攪拌均勻。并在氮氣保護下升溫至140 ℃反應(yīng)半小時。

待反應(yīng)溶液自然冷卻到50℃，將含有4 mmol NH4F和 2.5 mmol NaOH的甲醇溶液加入燒瓶中，在集恒溫加熱磁力攪拌器中孵育半小時，緊接著升溫至110℃，在真空環(huán)境下反應(yīng)30 min，然后加熱至305 ℃，在氮氣環(huán)境下反應(yīng)1.5 h，最后待反應(yīng)液冷卻到室溫后，加入乙醇溶液得到沉淀并離心分離。所得沉淀用環(huán)己烷和乙醇混合溶液離心清洗三次，分散至20 ml環(huán)己烷中。

2.無配體核殼 NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd的合成

采用酸處理去除配體的方法制備無配體核殼結(jié)構(gòu)UNCPs。將乙醇加入均勻分散在環(huán)己烷(1 mL)中的油酸包覆的核殼納米粒子(0.2 mmol)。混合物在低速離心機中以6000 rpm離心 3 min，得到上轉(zhuǎn)換納米粒子沉淀。將1ml 0.1 M HCI溶液加入到沉淀收集到的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料中，在45℃超聲波清洗器中超聲反應(yīng)1 h。加入2 ml環(huán)己烷，將油酸配體萃取到環(huán)己烷層中，隨后抽取含有上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的水層，在高速離心機中以14000 rpm離心30 min。收集的無配體核殼UCNPs沉淀，用去離子水洗滌產(chǎn)物三次，可得到無配體核殼的NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd上轉(zhuǎn)換納米材料，最后將其再分散在10 ml的去離子水中。

3.PAA修飾NaYF4:Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd的合成

將200 mg的PAA和 36 ml超純水加入到四氟反應(yīng)釜中，用1M NAOH調(diào)節(jié)PH值至8。接著逐滴加入2 ml 0.2 M無配體核殼UCNPs沉淀。攪拌2h后，加熱到160℃反應(yīng)1.5 h，直至除去反應(yīng)液中水分。接著將反應(yīng)釜置于烘箱中，調(diào)至160℃反應(yīng)兩小時。待冷卻至室溫后，以14000 rpm離心沉淀，并用去離子水洗滌產(chǎn)物三次，得到PAA-NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料。

4.適配體修飾PAA-NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYFa: Nd的合成

首先將4 mg PAA-NaYF4: Yb/Er/Nd@NaYF4: Nd的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料、3.4 ml的 DMSO置于離心管中超聲30 min分散均勻。取200 ul 0.2M EDC溶液、400 ul 0.2MNHS溶液和1ml 5nmol氨基配體溶液加入到反應(yīng)液中常溫攪拌24小時。以14000rpm高速離心30 min獲得沉淀，用DMSO和超純水洗滌沉淀，最后將所得沉淀分散在l ml Tris-HCl緩沖液(PH=7.2）中，之后就可以用于生物檢測。

杭州新喬生物科技有限公司可以提供各種上轉(zhuǎn)換納米顆粒：

油溶上轉(zhuǎn)換納米顆粒：

激發(fā)：980nm/808nm/1532nm，發(fā)射:紅光/綠光/藍光

水溶上轉(zhuǎn)換納米顆粒：

激發(fā)：980nm/808nm/1532nm，發(fā)射:紅光/綠光/藍光

PAA修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒（表面帶羧基，水溶）：

激發(fā)：980nm/808nm/1532nm，發(fā)射:紅光/綠光/藍光

PEI修飾上轉(zhuǎn)換納米顆粒（表面帶氨基，水溶）：

激發(fā)：980nm/808nm/1532nm，發(fā)射: 發(fā)射:紅光/綠光/藍光

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