上转换纳米材料NaYF4:Yb,Er在生物领域的应用

wolf

前各种稀土上转换发光纳米材料中NaYF4∶Yb，Er是上转换效率较高的材料。NaYF4∶Yb，Er(本文中简称UCNPs)作为生物标记材料的挑战在于提高亲水性UCNPs的制备，以提高其在水中分散性同时保持其发光效率，使UCNPs表面具有连接生物功能分子的活性基团，这已成为其生物应用的关键。　　
利用高温裂解法和溶剂热法，制备了表面具有油酸配体的NaYF4∶Yb，Er纳米晶体。通过比较发现溶剂热法合成的UCNPs具有更好的发光效率和稳定性。优化了溶剂热法合成工艺，结果表明升温速率对合成结果影响较大。考察了合成过程升温速率对UCNPs晶型的影响，在升温速率15℃/min情况下可以获得六方相纳米晶体，粒径在120 nm～180 nm，不溶于水，在980 nm激光激发下呈较强的黄绿色上转换发光。
采用多巴胺水溶液修饰UCNPs，制备出亲水性的、上转换发光效率高且氨基功能化的上转换纳米材料NaVF4∶Vb，Er(UCNPs@DA)，较多巴胺乙醇溶液修饰体系，总的反应时间由26h缩短至3h。考察了不同多巴胺溶液浓度、滴加速度对UCNPs@DA发光效率、亲水性和稳定性的影响。研究结果表明，UCNPs@DA表面多巴胺配体4.5nm，修饰后粒径几乎不变，当多巴胺浓度为0.20mg/mL、滴加速度为1.25 mL/min时，UCNPs@DA具有较好的亲水性，与多巴胺乙醇溶液修饰之后的产物对比，其在水溶液中的分散性和稳定性由24 h提高至21天，发光效率由UCNPs的60％提高至UCNPs的70％。
通过TEM、SEM、XRD、FTIR、光纤光谱和Zeta电位等表征手段提出了多巴胺修饰NaYF4∶Yb，Er的作用机理，多巴胺通过与UCNPs表面的CTAB间的静电吸附作用粘附在UCNPs表面。并进一步通过改善产物分离方法，纯化UCNPs@DA，对其进行放大反应，实现了大量UCNPs@DA的制备。
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