具有生物活性的高荧光效率稀土配合物纳米粒子的制备方法与流程

本发明涉及纳米发光材料领域，具体的说涉及一种具有生物活性的高荧光效率稀土配合物纳米粒子的制备方法。

背景技术：

在稀土配合物的研究中，稀土β-二酮类和芳香性羧酸类化合物以其优异的发光性能受到了研究者的广泛关注。水杨酸及其衍生物由于具有杀菌、消炎、解热镇痛等多种药理作用, 长期以来一直被作为临床药物广泛使用。其中乙酰水杨酸 (阿斯匹林) 三十多年来一直作为常用的杀菌、消炎药被应用在临床中。如图1所示，利用乙酰水杨酸和稀土离子形成配合物，不仅可以提高配体的生物活性、降低毒性作用，而且还可以对生物体中药物的作用机理进行跟踪和研究。然而，稀土有机配合物的光、热和环境稳定性一般都较差，溶剂化水等周围猝灭剂，如在生命体水环境中的OH基团等，常会导致稀土配合物的发光量子效率降低。另外，乙酰水杨酸也常常受到酒精饮料等的影响而引起胃黏膜的损伤和其它副作用。一个简单且有效的解决方法就是把稀土配合物包埋进二氧化硅球中，如图2和图3所示形成核/壳型纳米复合物。这种核/壳结构既可以使稀土配合物与外界环境隔离开，从而大大地提高稀土配合物的环境稳定性和抗光和热分解的能力、如图4所示保持了Tb(Asprin)₃Phen高效的发光效率，以及减少药物引起的副作用，又可以利用二氧化硅球的生物兼容性和表面可修饰性使乙酰水杨酸配合物很容易与生物分子连接，进而使乙酰水杨酸配合物能高特异性的与病变组织结合，对病变组织药物疗效的反应进行成像跟踪。总之，对这种核/壳型纳米复合物的研究对发光材料在光学和生物领域的应用都有着重要的科学意义。

技术实现要素：

本发明的目的是要提供一种具有生物活性的高荧光效率稀土配合物纳米粒子的制备方法，该方法就是把稀土配合物包埋进二氧化硅球中，形成核/壳型纳米复合物。这种核/壳结构既可以使稀土配合物与外界环境隔离开，从而大大地提高稀土配合物的环境稳定性和抗光和热分解的能力、减少药物引起的副作用，又可以利用二氧化硅球的生物兼容性和表面可修饰性使乙酰水杨酸配合物很容易与生物分子连接，进而使乙酰水杨酸配合物能高特意性的与病变组织结合，对病变组织药物疗效的反应进行成像跟踪。

本发明的目的是这样实现的，该方法包括以下步骤：

1） Tb(Asprin)₃Phen的合成

将3 mmol乙酰水杨酸 （Asprin）和1 mmol的邻菲罗啉（Phen）溶入40 mL 无水乙醇溶液中，在室温下加入1 mmol TbCl₃ 的无水乙醇溶液，然后慢慢地滴加新配制的饱和氢氧化钠乙醇溶液，调节其溶液的pH 值至6～7 ，回流反应2～3h , 将沉淀过滤，用丙酮、无水乙醇分别洗涤多次， 放入真空干燥箱中干燥，获得白色Tb(Asprin)₃Phen粉末，待用。

2）Tb(Asprin)₃Phen/SiO₂ 的合成

①、将Triton X-100、正辛醇、环己烷和水以体积比为4:2:2:1混合，制成微乳液A；

②、将Triton X-100、 正辛醇、 环己烷以体积比为4:2:2混合，制成微乳液B；

③、向微乳液A中加入30 mg Tb(Asprin)₃Phen 配合物，待配合物分散0.5 h后，再将200 μL 正硅酸乙酯（TEOS）滴入形成混合溶液A′；

④、向微乳液B中加入200 μL浓度25%的氨水溶液，形成混合溶液B′；

⑤、将B′慢慢的加入A′中，水解聚合反应8 h后，向反应液中加入10 μL 的3-氨基丙基三甲氧基硅（APS），持续搅拌24 h后结束反应，将沉淀物离心分离，分别用乙醇、DMF和水洗涤多次，洗掉未反应的材料和杂质，真空干燥，得到核/壳结构的Tb(Asprin)₃Phen/SiO₂白色粉末。

本发明具有以下优点和积极效果：

1、本发明方法合成了邻菲罗啉、乙酰水杨酸铽配合物[Tb(Asprin)₃Phen]，并用微乳液法将其引入二氧化硅纳米球中，形成了具有明显类壳/核结构的纳米材料，并研究了该材料的光学性质，通过正硅酸丁酯（TEOS）与3-氨基丙基三甲氧基硅（APS）的共同水解反应，在这种纳米球表面形成了大量的氨基，为其生物应用提供了条件和基础。

2、本发明方法用于解决邻菲罗啉乙酰水杨酸铽配合物（Tb(Asprin)₃Phen）环境稳定性和抗光和热分解的能力、减少药物引起的副作用。具体的说就是把稀土配合物包埋进二氧化硅球中，形成核/壳型纳米复合物，这种核/壳结构既可以使稀土配合物与外界环境隔离开，从而大大地提高稀土配合物的环境稳定性和抗光和热分解的能力、减少药物引起的副作用，又可以利用二氧化硅球的生物兼容性和表面可修饰性使乙酰水杨酸配合物很容易与生物分子连接，进而使乙酰水杨酸配合物能高特意性的与病变组织结合，对病变组织药物疗效的反应进行成像跟踪。总之，对这种核/壳型纳米复合物的研究对发光材料在光学和生物领域的应用都有着重要的科学意义。

3、本发明方法利用乙酰水杨酸和稀土离子形成配合物，不仅可以提高配体的生物活性、降低毒性作用，而且还可以对生物体中药物的作用机理进行跟踪和研究。

4、稀土有机配合物的光、热和环境稳定性一般都较差，溶剂化水等周围猝灭剂，如在生命体水环境中的OH基团等，常会导致稀土配合物的荧光量子效率降低。有效的解决方法就是把稀土配合物包埋进二氧化硅球中形成核/壳型40 nm复合物。这种核/壳结构既可以使稀土配合物与外界环境隔离开，从而大大地提高稀土配合物的环境稳定性和抗光和热分解的能力、减少药物引起的副作用。

5、本发明方法利用二氧化硅球的生物兼容性和表面可修饰性使乙酰水杨酸配合物很容易与生物分子连接，进而使乙酰水杨酸配合物能高特异性的与病变组织结合，对病变组织药物疗效的反应进行成像跟踪。

附图说明

图1是本发明Tb(Asprin)₃Phen的分子结构图。

图2是本发明Tb(Asprin)₃Phen/SiO₂纳米球的TEM照片图。

图3是本发明壳/核结构的Tb(Asprin)₃Phen/SiO₂纳米球的形成示意图。

图4是本发明Tb(Asprin)₃Phen和Tb(Asprin)₃Phen/SiO₂的发射光谱图。

具体实施方式

1、本发明所涉及到的化学试剂：

TbCl₃·6H₂O (分析纯)

乙酰水杨酸（Asprin，分析纯）

邻菲罗啉（Phen，分析纯）

NaHO（分析纯）

正硅酸乙酯（TEOS，分析纯）

无水乙醇（分析纯）

丙酮（分析纯）

氨水（25%，分析纯）

环己烷（分析纯）

正辛醇（分析纯）

Triton X-100（分析纯）

3-氨基丙基三甲氧基硅（APS，分析纯）

富马酸二甲酯（DMF，分析纯）

去离子水

2、该方法包括以下步骤：

1）Tb(Asprin)₃Phen的合成

将3 mmol乙酰水杨酸 （Asprin）和1 mmol的邻菲罗啉（Phen）溶入40 mL 无水乙醇溶液中，在室温下加入1 mmol TbCl₃ 的无水乙醇溶液，然后慢慢地滴加新配制的饱和氢氧化钠乙醇溶液，调节其溶液的pH 值至6～7 ，回流反应2～3h , 将沉淀过滤，用丙酮、无水乙醇分别洗涤多次， 放入真空干燥箱中干燥，获得白色Tb(Asprin)₃Phen粉末（分子结构图1所示），待用。

2）Tb(Asprin)₃Phen/SiO₂ 的合成

①、将Triton X-100、正辛醇、环己烷和水以体积比为4:2:2:1混合，制成微乳液A；

②、将Triton X-100、 正辛醇、 环己烷以体积比为4:2:2混合，制成微乳液B；

③、向微乳液A中加入30 mg Tb(Asprin)₃Phen 配合物，待配合物分散0.5 h后，再将200 μL 正硅酸乙酯（TEOS）滴入形成混合溶液A′；

④、向微乳液B中加入200 μL浓度25%的氨水溶液，形成混合溶液B′；

⑤、将B′慢慢的加入A′中，水解聚合反应8 h后，向反应液中加入10 μL 的3-氨基丙基三甲氧基硅（APS），持续搅拌24 h后结束反应，将沉淀物离心分离，分别用乙醇、DMF和水洗涤多次，洗掉未反应的材料和杂质，真空干燥，得到核/壳结构的Tb(Asprin)₃Phen/SiO₂白色粉末。

图2中所示的是Tb(Asprin)₃Phen/SiO₂纳米球的TEM照片，从TEM照片可以看出样品呈单分散状态并具有规则的球状形貌，其直径约为40 nm。

图3中所示的是壳/核结构的Tb(Asprin)₃Phen/SiO₂纳米球的形成示意图。

图4中所示的是 Tb(Asprin)₃Phen和Tb(Asprin)₃Phen/SiO₂的发射光谱。