多功能单相纳米材料的制作方法
【专利摘要】本发明提供了一种单相纳米材料，具体涉及一种用于实现生物医学磁靶向、诊断、治疗一体化的多功能单相纳米材料，它同时具有磁性、光致发光、超声响应、可见光响应和生物相容性。
【专利说明】多功能单相纳米材料
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有磁性、发光、超声响应、可见光响应和生物相容性的多功能单 相纳米材料，可望实现生物医学磁靶向、诊断、治疗一体化，属于多功能材料、物质与生命科 学交叉领域。
【背景技术】
[0002] 靶向、成像、诊断、治疗一体有利于早期诊断和及时治疗，这对人类的健康以及可 持续发展也极为重要，而寻找一种集多种功能于一体的生物相容性材料是该研究的核心所 在。近年来，无机纳米材料已被广泛应用于生物医学领域，如细胞分离、药物载体、磁性荧光 探针、标记、成像诊断、治疗等，但这些材料往往局限于单功能，双功能以及多功能却极为少 见。为了实现多功能一体化，目前的研究人员大多通过制备核壳结构等方式把几种不同功 能的材料复合，但往往制备过程复杂，材料不稳定，结果仍不能满足实际需要。
[0003] 可实现生物医学磁靶向、诊断、治疗一体化的材料应集成磁性、发光、光响应等特 性。比如材料的磁性可以实现磁靶向和磁成像诊断，超声响应、发光性能、磁性能结合，可以 实现诊断的多模式成像，这样既能结合磁共振成像高空间分辨率和荧光成像高灵敏度的优 点，并且能对多个生理参数或生化参数进行同时多参数成像，从而增强对病变的识别和诊 断能力。材料在超声和光照下分解有机物的性能，可用于疾病的治疗，而且结合成像功能， 可以用于图像引导的介入治疗，从而提1?手术的精确度和成功率。
[0004] 本发明中的材料BixEryYbzFe 2.75C〇a25Ti3021晶体结构属于层状钙钛矿结构。我们通 过设计制备方法，制成纳米尺度的颗粒，使其能被细胞吞噬，通过元素组成的精确设计，将 具有不同性能的元素嵌入同一个晶体结构中，从而把磁性、光致发光、超声响应、可见光响 应集于一个单相材料，从而使实现靶向、成像、诊断、治疗一体化成为可能，这对物质与生命 科学交叉的发展具有深远意义。
【发明内容】
[0005] 在本发明的一个方面，提供一种单相纳米材料，其组成为 BixEryYbzFe2 75Coa25Ti3021 ;其中
[0006] X = 5. 46-6. 75,优选 5. 46-6,再优选 5. 46 ;
[0007] y = 0· 05-1. 4,优选 0· 2-1. 4,再优选 1. 4 ;
[0008] z = 0· 14-1. 4,优选 0· 14-0. 8,再优选 0· 14 ;
[0009] 并且 x+y+z = 7。
[0010] 在本发明的一个实施方案中，单相材料的空间群为F2mm(42)。
[0011] 在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料是纳米尺寸的粉末。
[0012] 在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料的尺寸是指10nm至100nm， 优选 60nm 至 100nm。
[0013] 在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料具有磁性。
[0014] 在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料在红外光激发下发射出红 光。
[0015] 在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料在可见光照射下和/或超声 波的作用下将有机物分解。
[0016] 在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料能够被细胞吞噬，并且无生 物毒性。
[0017] 在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料用于生物医学磁靶向或核磁 成像的用途。
[0018] 在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料用于生物医学光学成像和荧 光探针的用途。
[0019] 在本发明的一个实施方案中，本发明的单相纳米材料用于生物医学光照治疗和超 声治疗的用途。
[0020] 在本发明的另一个方面，提供一种制备单相纳米材料的方法，所述方法包括：
[0021] 将祀31"、￥13、？6、(：〇、11源化合物按叉：7:2:2.75:0.25:3的比例共同 溶解于溶剂中后，与沉淀剂混合，形成悬浮液，之后将沉淀物洗涤、干燥、煅烧，获得组成为 BixEryYbzFe2.75Co Q.25Ti3021 的单相纳米材料；
[0022] 其中
[0023] X = 5. 46-6. 75,优选 5. 46-6,再优选 5. 46 ;
[0024] y = 0· 05-1. 4,优选 0· 2-1. 4,再优选 1. 4 ;
[0025] z = 0· 14-1. 4,优选 0· 14-0. 8,再优选 0· 14 ;
[0026] 并且 x+y+z = 7。
[0027] 在本发明的一个实施方案中，8^1*、￥13、？6、(：〇、11源化合物是以上元素的硝酸盐、 草酸盐、冰醋酸盐或氧化物等。
[0028] 在本发明的一个实施方案中，使用硝酸等作为溶剂。
[0029] 在本发明的一个实施方案中，可以使用氢氧化钠或氢氧化钾等作为沉淀剂。
【专利附图】
【附图说明】
[0030] 图1为发明实施例5制得的单相Bi^EruYb^Fe^Co^TiAi纳米粉体的X射 线衍射图；
[0031] 图2为发明实施例5制得的单相Bi^EruYb^Fe^Co^TiAi纳米粉体的扫描 电子显微镜图；
[0032] 图3为发明实施例5制得的单相Bi^EruYb^Fe^Co^TiAi纳米粉体的室温 铁磁性能测试图；
[0033] 图4为发明实施例5制得的单相Bi^EruYb^Fe^Co^TiAi纳米粉体的可见 光光催化分解罗丹明B曲线图；
[0034] 图5发明实施例5制得的单相Bi^Er^Yb^Fe^Co^TiAi纳米粉体的53KHz超 声分解罗丹明B曲线图；
[0035] 图6发明实施例5制得的单相Bi^EruYb^Fe^Cc^Ti^纳米粉体980nm激 发的发光谱图；
[0036] 图7发明实施例5制得的单相Bi^EruYb^Fe^Co^Ti^纳米粉体与人体 HeLa细胞培养24小时，固定检镜后成像，以及不同浓度的粉体分散液对细胞的抑制率。
【具体实施方式】
[0037] 本发明的一个实施方案提供了一种有望用于生物医学磁靶向、诊断、治疗一体化 的多功能单相纳米材料，组分为Bi xEryYbzFe2.75C 〇a 25Ti3021。
[0038] 本发明的一个实施方案可以通过以下方法实现：通过一步前驱化合物法制备纳米 粉体，其制备过程简单成本低，周期短。
[0039] 本发明的一个实施方案的具体步骤为，将Bi、Fe、Yb、Fe、Co、Ti源化合物按上述 x : y : z : 2· 75 : 0· 25 : 3 (其中 x = 5· 46-6. 75, y = 0· 05-1. 4, z = 0· 14-1. 4)的比 例，共同溶解于一种溶剂中形成均匀混合溶液，再与适宜浓度的碱溶液混合，反应形成悬浮 液。将溶液陈化设定的时间后，去除上清液，用去离子水和无水乙醇反复洗涤至中性，干燥 后一定温度煅烧一段时间。之后超声分散于乙醇中，取均匀溶液，蒸发溶剂后得到粉体。
[0040] 在本发明的一个实施方案中，可以通过以下方式测定本发明的产品的性能：
[0041] 1.取少量粉体，常温下，使用振动样品磁强计测其磁性能；
[0042] 2.取定量粉体分散于定量罗丹明B染料溶液中，20w日光灯（波长400-720nm)照 射下，一定时间内，测试罗丹明B染料溶液浓度的变化。
[0043] 3.取定量粉体分散于定量罗丹明B染料溶液中，置于一定频率的超声波中并且整 个过程避光，一定时间内，测试罗丹明B染料溶液浓度的变化。
[0044] 4.取定量粉体，980nm激光下，测量发光谱。
[0045] 5.取少量粉体分散在水溶液中，与特定的人体细胞一起培养，24小时后，固定镜 检，明场下和紫外光下，观测成像、细胞吞噬和生物毒性情况，并且通过荧光细胞活性检测 系统检测材料对细胞代谢活性的抑制率。
[0046] 以下结合实例进一步说明本发明。
[0047] 实施例1
[0048] (1)称取0· 704g钛酸四丁酯，2. 257g五水合硝酸铋，0· 766g九水合硝酸铁，0· 050g 六水合硝酸钴，〇. 〇15g五水合硝酸铒，0. 062g五水合硝酸镱溶于体积为5mL浓度为4M的硝 酸中，磁力搅拌成均匀金属离子混合溶液。
[0049]表 1 :Bi6.75ErQ. Q5YbQ. 2Fe2.75CoQ. 25Ti3021 原料
[0050]
【权利要求】
1. 一种单相纳米材料，其组成为BixEryYbzFe 2.75C〇Q.25Ti30 21 ;其中 X = 5. 46-6. 75 ； y = 0. 05-1. 4 ； z = 0· 14-1. 4 ;并且 x+y+z = 7〇
2. 根据权利要求1所述的单相纳米材料，其中所述单相纳米材料是纳米尺寸的粉末。
3. 根据权利要求1所述的单相纳米材料，其中所述单相纳米材料具有磁性。
4. 根据权利要求1所述的单相纳米材料，所述单相纳米材料在红外光激发下发射出红 光。
5. 根据权利要求1所述的单相纳米材料，所述单相纳米材料在可见光照射下和/或超 声波的作用下将有机物分解。
6. 根据权利要求1所述的单相纳米材料，所述单相纳米材料能够被细胞吞噬，并且无 生物毒性。
7. 根据权利要求1所述的单相纳米材料用于生物医学磁靶向或核磁成像的用途。
8. 根据权利要求1所述的单相纳米材料用于生物医学光学成像和荧光探针的用途。
9. 根据权利要求1所述的单相纳米材料用于生物医学光照治疗和超声治疗的用途。
10. -种制备单相纳米材料的方法，所述方法包括： 将祀^1*、￥13、？6、（：〇、11源化合物按叉：7:2:2.75:0.25:3的比例共同溶 解于溶剂中后，与沉淀剂混合，形成悬浮液，之后将沉淀物洗涤、干燥、煅烧，获得组成为 BixEryYbzFe2.75C 〇Q.25Ti3021 的单相纳米材料；其中 X = 5. 46-6. 75 ； y = 0. 05-1. 4 ； z = 0. 14-1. 4 ;并且 x+y+z = 7〇
【文档编号】C01G49/00GK104098143SQ201410370584
【公开日】2014年10月15日 申请日期:2014年7月30日 优先权日:2014年7月30日
【发明者】陆亚林, 傅正平, 刘敏, 李晓宁, 葛文, 朱珠 申请人:中国科学技术大学