水溶性NaYF4-Yb,Er上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的制備及應(yīng)用.pdf

1、上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料是一類(lèi)重要的稀土發(fā)光材料，能夠通過(guò)多光子機(jī)制將紅外光轉(zhuǎn)換成可見(jiàn)光，其特點(diǎn)是所吸收的光子能量低于發(fā)射光的光子能量，又稱為反Stokes材料，這種發(fā)光稱為反Stokes發(fā)光。上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料在小型固體激光器、紅外量子計(jì)數(shù)探測(cè)器、溫度傳感器、太陽(yáng)能電池、三維立體演示、防偽技術(shù)以及免疫醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有著重要的應(yīng)用。
　　近年來(lái)，納米尺度的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料(upconversion nanoparticles，UCNPs)作為一

2、種新型熒光標(biāo)記物在生物大分子檢測(cè)、醫(yī)學(xué)成像等方面的應(yīng)用正日益受到研究人員的重視，相關(guān)報(bào)道日漸增多。與傳統(tǒng)的熒光標(biāo)記物，如有機(jī)染料、量子點(diǎn)等相比，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料具有激發(fā)光能量低，發(fā)射光譜窄，Stokes位移大，化學(xué)穩(wěn)定性好，發(fā)光強(qiáng)度高而穩(wěn)定，發(fā)射波長(zhǎng)可通過(guò)控制其組成進(jìn)行調(diào)節(jié)和毒性低等優(yōu)點(diǎn)。另外，稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的激發(fā)光源通常為近紅外連續(xù)激光器(典型的是980 nm)，在此激發(fā)條件下可以避免生物樣品自身熒光的干擾和散射光現(xiàn)象，對(duì)生

3、物組織無(wú)損傷，光穿透深度較深，從而降低檢測(cè)背景，提高信噪比。因此，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料作為熒光標(biāo)記物在生物大分子分析和醫(yī)學(xué)臨床檢測(cè)領(lǐng)域都有著非常好的應(yīng)用前景。
　　常用的上轉(zhuǎn)換納米基質(zhì)材料有氧化物、硫化物、氟化物以及磷酸鹽等，其中以六方相NaYF4為基質(zhì)的上轉(zhuǎn)換材料發(fā)光效率最高。據(jù)報(bào)道，目前可以用于生物檢測(cè)的上轉(zhuǎn)換熒光標(biāo)記物主要是Yb/Er和Yb/Tm共摻雜的NaYF4納米顆粒。最近相繼報(bào)道了很多有機(jī)相中NaYF4:Yb，Er/Tm

4、的合成，其形貌和發(fā)光性能優(yōu)異，然而這些納米顆粒較差的水溶性限制了其在生物體系中的應(yīng)用。因此合成出高性能、親水的NaYF4:Yb，Er/Tm上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料是擴(kuò)展其在生物和醫(yī)學(xué)方面應(yīng)用的前提，具有重要意義。
　　眾所周知，納米金在紫外可見(jiàn)光區(qū)域有吸收。15 nm的金納米粒子在520 nm處有最大吸收，且吸收系數(shù)很大，與NaYF4:Yb，Er的熒光峰位置匹配，二者之間可以構(gòu)建熒光共振能量轉(zhuǎn)移(FRET)體系。FRET因其對(duì)距離的敏感

5、性，廣泛地應(yīng)用于生物大分子結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、反應(yīng)機(jī)理以及定量分析等方面的研究。
　　本文綜述了納米材料、納米熒光探針的發(fā)展概況，稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的制備進(jìn)展、光學(xué)性質(zhì)和潛在應(yīng)用。在此基礎(chǔ)上，分別開(kāi)展了以下幾方面的工作:
　　1、通過(guò)溶劑熱法制備了在油酸中穩(wěn)定的NaYF4:Yb，Er UCNPs，并成功地利用β-環(huán)糊精的包結(jié)作用將有機(jī)相合成的NaYF4:Yb，Er UCNPs轉(zhuǎn)移到水相。
　　2、合成了乙二胺-β-環(huán)糊精(

6、CDen)，并將其應(yīng)用于相轉(zhuǎn)移過(guò)程中，得到了表面帶有氨基的水溶性NaYF4:Yb，Er UCNPs。
　　3、基于FRET原理，將金納米顆粒和β-環(huán)糊精包覆的NaYF4:Yb，Er UCNPs利用硼酸酯鍵連接起來(lái)，D-果糖與苯硼酸有強(qiáng)的絡(luò)合作用，加入 D-果糖后，金納米顆粒和NaYF4:Yb，Er UCNPs之間的距離增大，從而阻止了熒光共振能量轉(zhuǎn)移，NaYF4:Yb，Er UCNPs的熒光恢復(fù)，達(dá)到測(cè)定果糖的目的。
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