一种包含水溶性稀土材料的温敏性pva水凝胶标记膜的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物荧光成像领域，具体涉及一种包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜及其制备方法和应用。
【背景技术】
[0002]稀土上转换纳米发光材料具有4f电子层的独特结构，这样的结构相比量子点、有机染料等传统荧光材料在生物荧光上更有优势，使其拥有上转换的特殊发光性质，其材料优点为化学稳定性高、发射带窄、光强度大且稳定性好、毒性小等。
[0003]自20世纪以来，研宄人员发现稀土化合物具有很多特殊的药物功效，目前稀土抗炎药物可用于治疗皮肤病类，绝大部分为局部外用的药。因此，稀土化合物对皮肤来说是一种比较安全的物质。医用皮肤标记笔可用于整形外科、放射治疗等外科手术的定位标识。其特点为不易被碘伏、酒精等物质擦拭，标记可以持续5-10天。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于提供一种包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜及其制备方法和应用。标记膜可以在体表温度下短时间内释放PVA面膜内的稀土溶液，使稀土溶液渗透至皮下组织，造成一种常态下隐形、无法用化学方法或者物理方法擦拭的生物荧光标记(980nm激光器照射时会出现荧光标记)，在保持生物荧光标记1~2天后，被人体吸收从而消失，具有隐蔽性、安全性、快速标记特性和牢固性，可以运用在动物的皮肤标记中。
[0005]为实现上述目的，本发明采用如下技术方案:
一种包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜是以水溶性稀土材料K2Yba97Era 为主要标记物、以温敏性聚乙烯醇水凝胶作为稀土溶液载体。
[0006]制备方法包括以下步骤:
(1)亲水性稀土荧光材料PEG-K2Yba97Eratl3F5的合成
在聚乙二醇-400中加入稀土硝酸盐Ln (NO) 3，Ln为Yb3+和Er3+，在搅拌状态下滴加氟化钾溶液，200°C水热反应5小时，经离心，无水乙醇清洗3次，真空干燥24小时，制得亲水性稀土荧光材料 PEG-K2Yba97Eratl3F5;
(2)温敏性聚乙烯醇水凝胶的合成
先将4克PVA溶于50毫升蒸馏水中90 °C恒温水浴搅拌，控制pH=2-3，滴加5毫升乙醛，40°C保温24h，超声除去体系中的气泡；-18°C冷冻24h，25°C解冻24h，如此循环5次，制得温敏性聚乙烯醇水凝胶；
(3)将步骤(2)制得的温敏性聚乙烯醇水凝胶放入0.lmg/mL亲水性稀土荧光材料PEG-K2Yba97Era ^^溶液中，37 °C恒温充分浸泡，制得包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜。
[0007]步骤(I)中稀土硝酸盐和氟化钾的摩尔比为1:7。
[0008]所述的包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜用于动物的皮肤标记中。
[0009]本发明的显著优点在于:
(1)本发明合成的PEG-K2Yba97Eratl3F5内填料是一种新型自主研发合成的稀土材料，具有水溶性强、低毒性、橙色荧光强的特点。本发明合成的聚乙烯醇(PVA)温敏性水凝胶标记膜是可控变色温度型体感温敏性水凝胶材料，具有溶胀性强、低毒性、具有体感的完全变色温度的特点，在体感温度下能够迅速改变结构，释放材料内的稀土材料(伴随变色现象)，达到标记效果。
[0010](2)隐蔽性:标记具有一定的隐蔽性，在常态下不显现，当照射980nm激光后才会显示出荧光标记的形状。
[0011](3)安全性:稀土材料为低毒性的特点，并且PVA水凝胶为无毒性水凝胶。
[0012](4)快速性:只需要敷上20分钟即可，短时间内达到标记目的。
[0013](5)牢固性和持久性:化学和物理方法皆无法擦拭，可以保持1~2天。
[0014](6)效益性:温敏性水凝胶可以多次循环利用，而且合成成本廉价。
【附图说明】
[0015]图1为PVA水凝胶贴在熊猫兔皮肤表面的实际效果图(A)黏贴前；(B)黏贴后。
[0016]图2为包含水溶性稀土材料的PVA水凝胶标记膜的展示:(A)包含水溶性稀土材料的非温敏性PVA水凝胶标记膜(980nm激光照射);(B)包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜(980nm激光照射)，(C)温敏性PVA水凝胶标记膜在常温下形态(25°C )，(D)温敏性PVA水凝胶标记膜在体感温度下完全变色形态(35°C )。
[0017]图3为反应温度对PVA温敏性水凝胶合成的完全变色温度的影响。
[0018]图4为乙醛用量对PVA温敏性水凝胶合成的完全变色温度的影响。
[0019]图5为PVA水凝胶皮肤标记膜在动物皮肤上随时间变化的标记效果图。
[0020](A) I小时非温敏性膜;(B) 24小时非温敏性膜;(C) 48小时非温敏性膜；
(D) I小时温敏性膜；(E) 24小时温敏性膜；(F) 48小时温敏性膜。
【具体实施方式】
[0021]实施例1
以下实施例结合附图来说明应用本发明所述方法制作一种包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜并将其应用于皮肤标记的操作过程:
(O亲水性稀土荧光材料PEG-K2Yba97Eratl3F5的合成:称I mmol的稀土硝酸盐Ln (NO)
3 (Yb3+和Er 3+)。加入10 mL聚乙二醇-400。在搅拌状态下滴加7 mmol氟化钾溶液(搅拌一小时)。将上述混合液转移至50 mL聚四氟乙烯内衬的反应釜中，在温度200°C下反应5小时，将得到的反应液离心10分钟，用无水乙醇清洗3次，在干燥24小时(真空条件下)后即得亲水性稀土荧光材料PEG-K2Yb0.97Er0.03F5;
(2)聚乙烯醇(PVA)温敏性水凝胶的合成:先将4克PVA溶于50毫升蒸馏水中90°C恒温水浴搅拌(pH=2-3)，然后把5毫升乙醛滴加到烧瓶内，再保温24h (T=40°C)制得初步水凝胶。倒入固定模具后超声消去体系中的气泡，在_18°C温度条件下冷冻24h后，在25°C温度条件下解冻24h，如此循环5次。
[0022](3)将冷冻解冻后的凝胶放入去稀土溶液PEG-K2Yba97Ertl.Q3F5中(0.lmg/mL)，在37 0C恒温水浴箱中充分浸泡即得聚乙烯醇(PVA)温敏性水凝胶标记膜。
[0023](4)将浸泡好的包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜通过黑色胶带固定在脱毛部位，20分钟后，取下黏贴部位，用湿棉球(分别取用溶剂:酒精、蒸馏水)反复擦拭黏贴部位多次，再用细毛刷机械擦拭，然后利用980nm激发光照射，观察实验现象。
[0024]图2可以看出980 nm激光照射下，两种标记膜的荧光效果是一致的，在35°C下非温敏性膜保持透明状态，而温敏性膜在35 °C下会从透明性状变为白色状态。
[0025]图3和图4可以看出反应温度和乙醛用量负相关于完全变色温度，反应温度和乙醛用量正相关于PVA水凝胶缩醛化的程度，缩醛化程度越高，亲水性羟基基团的数量就越小，PVA水凝胶和和水之间形成的氢键作用就越弱，这样就可以在较低的温度下实现相转变。
[0026]图5可以看出1、温敏性标记贴呈现大点状荧光标记，非温敏性标记贴则呈现散点状标记，说明温敏性材料比非温敏性材料的荧光标记聚集程度比较高，这是由于温敏特性造成水凝胶渗透的速度更快，稀土材料的溶液聚集作用导致的。2、两种材料都能保持一定时限的标记时间，且荧光强度随着时间缓慢减弱，这是由于生物体内对稀土材料吸收作用导致的。
[0027]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【主权项】
1.一种包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜，其特征在于:以水溶性稀土材料K2Yba 97EraC13F5S主要标记物、以温敏性聚乙烯醇水凝胶作为稀土溶液载体。
2.一种制备如权利要求1所述的包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜的方法，其特征在于:包括以下步骤: (1)亲水性稀土荧光材料PEG-K2Yba97Eratl3F5的合成 在聚乙二醇-400中加入稀土硝酸盐Ln(NO)3, Ln为Yb3+和Er 3+，在搅拌状态下滴加氟化钾溶液，200°C水热反应5小时，经离心，无水乙醇清洗3次，真空干燥24小时，制得亲水性稀土荧光材料 PEG-K2Yb0.97Er0.03F5; (2)温敏性聚乙烯醇水凝胶的合成 先将4克PVA溶于50毫升蒸馏水中90 °C恒温水浴搅拌，控制pH=2-3，滴加5毫升乙醛，40°C保温24h，超声除去体系中的气泡；-18°C冷冻24h，25°C解冻24h，如此循环5次，制得温敏性聚乙烯醇水凝胶； (3)将步骤(2)制得的温敏性聚乙烯醇水凝胶放入0.lmg/mL亲水性稀土荧光材料PEG-K2Yba97Era ^^溶液中，37 °C恒温充分浸泡，制得包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于:步骤(I)中稀土硝酸盐和氟化钾的摩尔比为 1:7。
4.一种如权利要求1所述的包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜的应用，其特征在于:所述的包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜用于动物的皮肤标记中。
【专利摘要】本发明公开了一种包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜及其制备方法和应用。以水溶性稀土材料K2Yb0.97Er0.03F5为主要标记物、以温敏性聚乙烯醇水凝胶作为稀土溶液载体的包含水溶性稀土材料的温敏性PVA水凝胶标记膜，在体表温度下短时间内释放PVA面膜内的稀土溶液，使稀土溶液渗透至皮下组织，造成一种常态下隐形、无法用化学方法或者物理方法擦拭的生物荧光标记（980nm激光器照射时会出现荧光标记），在保持生物荧光标记1~2天后，被人体吸收从而消失，具有隐蔽性、安全性、快速标记特性和牢固性，可以运用在动物的皮肤标记中。
【IPC分类】C08K3-16, C08J3-075, A61K49-00, C08L29-04, C08J7-00, C09K11-02, C09K11-85
【公开号】CN104804343
【申请号】CN201510188821
【发明人】邱彬, 吴军, 林振宇, 郭隆华, 陈国南
【申请人】福州大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2015年4月21日