本發(fā)明屬于納米材料技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種多糖修飾的水溶性稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的制備方法。

背景技術(shù)：

稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒(ucnps)是一種通過稀土離子的摻雜能夠在近紅外光波長(zhǎng)激發(fā)下通過多光子機(jī)制連續(xù)吸收兩個(gè)或兩個(gè)以上長(zhǎng)波長(zhǎng)低能量的光子，而發(fā)射出一個(gè)短波長(zhǎng)高能量的光子，即發(fā)出可見光的熒光納米材料。這種現(xiàn)象屬于反斯托克斯發(fā)光位移現(xiàn)象。近年來(lái)發(fā)展迅速的鑭系金屬離子摻雜的稀土納米粒子由于其獨(dú)特的上轉(zhuǎn)換發(fā)光性質(zhì)克服了有機(jī)染料、熒光蛋白、量子點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上存在的缺陷，顯示了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，如：①無(wú)機(jī)基質(zhì)材料，化學(xué)穩(wěn)定性好且毒性低；②不易光解和光漂白；③激發(fā)光源為980nm的近紅外光，可有效避免生物樣品自發(fā)熒光和散射光的干擾；④激發(fā)光能量較低，對(duì)生物體組織的幾乎無(wú)損傷且具有很深的穿透力，適于體外或活體成像分析；⑤通過調(diào)節(jié)所摻雜稀土元素的種類、濃度和基質(zhì)材料，可在同一激發(fā)光下，實(shí)現(xiàn)多色上轉(zhuǎn)換發(fā)光，可用于多目標(biāo)同時(shí)標(biāo)記。這些無(wú)法替代的優(yōu)勢(shì)為稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用提供了不可限量的應(yīng)用前景。g.tian等人采用溶劑熱法合成了摻雜30％摩爾比mn²⁺的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料，此材料的發(fā)射波長(zhǎng)在660nm處，只發(fā)射出紅色光帶，恰巧處于生物組織的光學(xué)窗口，具有更深的組織穿透力和更高的檢測(cè)靈敏度，并且mn²⁺的存在使其具有熒光成像和磁共振成像的雙模式成像方式，為生物標(biāo)記提供了潛在的應(yīng)用價(jià)值。

然而，通過傳統(tǒng)方法(例如：高溫?zé)岱纸夥?、沉淀法、?溶劑熱法、溶膠-凝膠法等方法)合成的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子由于需要使用油酸作為穩(wěn)定劑，故所合成納米顆粒的表面都是疏水性的。近年來(lái)，科研工作者雖然已采用多種方法制備出不同形貌、粒徑均一、尺寸可控的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料，但仍難以獲得良好的水溶性和生物相容性，限制了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，故需要在合成納米顆粒之后對(duì)其表面進(jìn)行修飾。然而，通過表面修飾轉(zhuǎn)換成親水性所使用的修飾試劑在改性材料表面后卻易出現(xiàn)降低材料的發(fā)光效率、有毒、易團(tuán)聚等缺點(diǎn)，因此，選擇合適的表面修飾試劑對(duì)于稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子表面功能化修飾和應(yīng)用具有重要意義。普魯蘭多糖(pullulan)是一種以-1,6糖苷鍵結(jié)合麥芽糖構(gòu)成同型多糖為主的水溶性的直鏈天然性多糖。其具有價(jià)格低廉、安全、無(wú)毒、無(wú)免疫原性和致癌性、良好的水溶性和生物相容性并且生物體內(nèi)可降解，可作為藥物載體應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。最終我們選擇了摻雜30％摩爾比mn²⁺的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料作為研究對(duì)象，采用普魯蘭多糖處理稀土上轉(zhuǎn)換納米材料，與其表面的油酸分子發(fā)生酯化反應(yīng)，合成含親水性表面功能基團(tuán)的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料。摻雜30％摩爾比mn²⁺的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的制備可參考下述公開文獻(xiàn)：gantian,zhanjungu,liangjunzhou,etal.mn²⁺dopant-controlledsynthesisofnayf4:yb/erupconversionnanoparticlesforinvivoimaginganddrugdelivery.[j].adv.mater.2012,24,1226–1231.

普魯蘭多糖與ucnps表面的油酸發(fā)生酯化反應(yīng)條件可參考下述公開文獻(xiàn)：sallustio,s.；galantini,l.；gente,g.；masci,g.；mesa,c.l.j.phys.chem.b2004,108,18876.王靜云，宋丹丹和包永明.普魯蘭多糖的硬脂酸修飾及其作為納米藥物載體的研究.[j].化學(xué)學(xué)報(bào).2012,10,1193-1200.

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的技術(shù)問題是針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種多糖修飾的水溶性稀土上轉(zhuǎn)換納米材料及其制備方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種多糖修飾的水溶性稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的制備方法，采用普魯蘭多糖處理nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料，與其表面的油酸分子發(fā)生酯化反應(yīng)，合成含親水性表面功能基團(tuán)的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料；

步驟如下：

(1)溶劑熱法制備nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料：

將含有y、mn、yb和er的鹽溶液依次加入到含有naoh、去離子水、油酸和乙醇的混合溶液a中，通過naoh控制混合溶液a的ph為7～9，攪拌，得到混合溶液b；其中，y、mn、yb和er的摩爾比為y:mn:yb:er＝50:30:18:2；去離子水、油酸和無(wú)水乙醇的體積比為3：10：20；在混合溶液b中，含mn的鹽溶液的濃度為0.015mol/l；再將naf水溶液逐滴加入到混合溶液b中，室溫下，攪拌至形成凝膠溶液；其中，y和naf的摩爾比為5:2；然后將凝膠溶液在180-240℃下加熱反應(yīng)7-24h，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)自然冷卻至室溫；離心，再用無(wú)水乙醇洗滌，干燥，獲得干燥的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料；

(2)普魯蘭多糖與nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料表面的油酸進(jìn)行酯化反應(yīng)：將表面含油酸的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料oa-ucnps、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳化二亞胺鹽酸鹽edc和4-二甲氨基吡啶dmap溶于的二甲基亞砜dmso溶液中，即為混合溶液c；室溫下攪拌活化1～3小時(shí)，活化后的混合溶液c逐滴滴加到dmso中的多糖溶液中，混合溶液c與dmso中的多糖溶液等體積混合，二者中的dmso的用量相同；其中，oa-ucnps：普魯蘭多糖：edc：dmap：dmso的質(zhì)量比為1：2：3.5：3：89；室溫下攪拌反應(yīng)48-120h，待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液滴加到無(wú)水乙醇中離心收集白色沉淀，將沉淀溶于去離子水中并轉(zhuǎn)移至透析袋中，置于去離子水中透析，透析多次，待有機(jī)溶劑透析干凈后，冷凍干燥，即獲得親水性的ucnps，置于冰箱中冷凍保存?zhèn)溆谩?/p>

所述的含有y、mn、yb和er的鹽溶液分別為mncl2溶液、y(no3)3溶液、yb(no3)3溶液和er(no3)3溶液。

所述的步驟(1)中的離心后用無(wú)水乙醇洗滌2次。

本發(fā)明的有益效果：采用普魯蘭多糖修飾稀土上轉(zhuǎn)換納米材料，最終所獲得的材料具有良好的分散性和水溶性、ph響應(yīng)性、一定的肝癌靶向性和較高的載藥性能。

附圖說(shuō)明

圖1為摻雜30％摩爾比mn²⁺的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的掃描透射電子顯微鏡圖(sem)。由圖可知，所制備材料為立方相，尺寸在20-45nm范圍，粒徑均勻，尺寸小。

圖2為摻雜30％摩爾比mn²⁺的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料表面改性前(表面含油酸)后(表面為油酸與普魯蘭多糖聚合物)的紅外光譜圖。

圖3為普魯蘭多糖親水改性前后nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料后溶于水溶液的數(shù)碼圖，左圖為改性后表面含油酸與普魯蘭多糖聚合物的nay(mn)f4:yb,erucnps分散于水中，右圖為表面含油酸的nay(mn)f4:yb,erucnps分散于無(wú)水乙醇中，分散密度均為2mg/ml。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

實(shí)施例1：

(1)制備摻雜30％摩爾比mn²⁺的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料：量取1.2ml的0.5mol/l的mncl2溶液，2ml的0.5mol/l的y(no3)3溶液，1.8ml的0.2mol/l的yb(no3)3溶液和0.2ml的0.2mol/l的er(no3)3溶液依次加入到含有0.6gnaoh固體、3ml去離子水、10ml油酸和20ml乙醇的混合溶液中，并處于磁力攪拌中，然后將包含有8mmolnaf的4ml去離子水逐滴加入到上述混合液中。室溫下磁力攪拌15min后，將所形成的凝膠溶液轉(zhuǎn)移到75ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，密封，在200℃下加熱8h后，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)自然冷卻至室溫。最終產(chǎn)品在高速離心機(jī)中9000rpm下離心10min，并用無(wú)水乙醇洗滌2次以除去產(chǎn)品中可能含有的殘余物，之后將產(chǎn)品置于真空干燥箱中在70℃下烘干，最終獲得干燥的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料。

(2)普魯蘭多糖與nay(mn)f4:yb,erucnps表面的油酸進(jìn)行酯化反應(yīng)：稱取0.1230g的表面含油酸的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料(oa-ucnps)、0.0430g的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳化二亞胺鹽酸鹽(edc)和0.0358g的4-二甲氨基吡啶(dmap)溶于10ml的二甲基亞砜(dmso)溶液中，室溫下攪拌活化1h，活化后的反應(yīng)液逐滴滴加到預(yù)先溶于10mldmso中的0.2460g的普魯蘭多糖溶液中，室溫下磁力攪拌反應(yīng)72h，待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液滴加到500ml的無(wú)水乙醇中離心收集白色沉淀，將沉淀溶于去離子水中并轉(zhuǎn)移至透析袋(mwco＝8000)中，置于1l的去離子水中透析，開始間隔1h換一次水，換6次后間隔6h換一次水，總共透析72h，待有機(jī)溶劑透析干凈后，冷凍干燥，既可以獲得親水性的ucnps，置于冰箱中4℃保存?zhèn)溆?。表征結(jié)果見附圖1～3。

實(shí)施例2：

(1)制備摻雜30％摩爾比mn²⁺的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料：量取1.2ml的0.5mol/l的mncl2溶液，2ml的0.5mol/l的y(no3)3溶液，1.8ml的0.2mol/l的yb(no3)3溶液和0.2ml的0.2mol/l的er(no3)3溶液依次加入到含有0.6gnaoh固體、3ml去離子水、10ml油酸和20ml乙醇的混合溶液中，并處于磁力攪拌中，然后將包含有8mmolnaf的4ml去離子水逐滴加入到上述混合液中。室溫下磁力攪拌15min后，將所形成的凝膠溶液轉(zhuǎn)移到75ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，密封，在200℃下加熱8h后，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)自然冷卻至室溫。最終產(chǎn)品在高速離心機(jī)中7000rpm下離心10min，先用無(wú)水乙醇洗滌3次，再用去離子水洗滌2次以除去產(chǎn)品中可能含有的殘余物，之后將產(chǎn)品置于真空干燥箱中在60℃下烘8h，最終獲得干燥的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料。

(2)普魯蘭多糖與nay(mn)f4:yb,erucnps表面的油酸進(jìn)行酯化反應(yīng)：稱取0.1230g的oa-ucnps、0.0870g的edc和0.0725g的dmap溶于10ml的二甲基亞砜(dmso)溶液中，室溫下攪拌活化1h，活化后的反應(yīng)液逐滴滴加到預(yù)先溶于10mldmso中的0.2460g的普魯蘭多糖溶液中，室溫下磁力攪拌反應(yīng)48h，待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液滴加到500ml的無(wú)水乙醇中離心收集白色沉淀，將沉淀溶于去離子水中并轉(zhuǎn)移至透析袋(mwco＝10000)中，置于1l的去離子水中透析，開始間隔1h換一次水，換6次后間隔6h換一次水，總共透析48h，待有機(jī)溶劑透析干凈后，冷凍干燥，既可以獲得親水性的ucnps，置于冰箱中4℃保存?zhèn)溆谩１碚鹘Y(jié)果證明實(shí)驗(yàn)效果不佳。

實(shí)施例3：

(1)制備摻雜30％摩爾比mn²⁺的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料：量取1.2ml的0.5mol/l的mncl2溶液，2ml的0.5mol/l的y(no3)3溶液，1.8ml的0.2mol/l的yb(no3)3溶液和0.2ml的0.2mol/l的er(no3)3溶液依次加入到含有0.6gnaoh固體、3ml去離子水、10ml油酸和20ml乙醇的混合溶液中，并處于磁力攪拌中，然后將包含有8mmolnaf的4ml去離子水逐滴加入到上述混合液中。室溫下磁力攪拌15min后，將所形成的凝膠溶液轉(zhuǎn)移到75ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，密封，在230℃下加熱12h后，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)自然冷卻至室溫。最終產(chǎn)品在高速離心機(jī)中7000rpm下離心10min，用無(wú)水乙醇洗滌2次以除去產(chǎn)品中可能含有的殘余物，之后將產(chǎn)品置于真空干燥箱中在70℃下烘10h，最終獲得干燥的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料。

(2)普魯蘭多糖與nay(mn)f4:yb,erucnps表面的油酸進(jìn)行酯化反應(yīng)：稱取0.2460g的oa-ucnps、0.0870g的edc和0.0725g的dmap溶于10ml的二甲基亞砜(dmso)溶液中，室溫下攪拌活化1h，活化后的反應(yīng)液逐滴滴加到預(yù)先溶于10mldmso中的0.4920g的普魯蘭多糖溶液中，室溫下磁力攪拌反應(yīng)48h，待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液滴加到500ml的無(wú)水乙醇中離心收集白色沉淀，將沉淀溶于去離子水中并轉(zhuǎn)移至透析袋(mwco＝3500)中，置于1l的去離子水中透析，開始間隔1h換一次水，換6次后間隔6h換一次水，總共透析96h，待有機(jī)溶劑透析干凈后，冷凍干燥，既可以獲得親水性的ucnps，置于冰箱中4℃保存?zhèn)溆谩１碚鹘Y(jié)果證明實(shí)驗(yàn)效果不佳。

實(shí)施例4：

(1)溶劑熱法制備摻雜30％摩爾比mn²⁺的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料：量取1.2ml的0.5mol/l的mncl2溶液，2ml的0.5mol/l的y(no3)3溶液，1.8ml的0.2mol/l的yb(no3)3溶液和0.2ml的0.2mol/l的er(no3)3溶液依次加入到含有0.6gnaoh固體、3ml去離子水、10ml油酸和20ml乙醇的混合溶液中，并處于磁力攪拌中，然后將包含有8mmolnaf的4ml去離子水逐滴加入到上述混合液中。室溫下磁力攪拌15min后，將所形成的凝膠溶液轉(zhuǎn)移到75ml的聚四氟乙烯反應(yīng)釜中，密封，在210℃下加熱10h后，整個(gè)反應(yīng)系統(tǒng)自然冷卻至室溫。最終產(chǎn)品在高速離心機(jī)中9000rpm下離心10min，用無(wú)水乙醇洗滌2次以除去產(chǎn)品中可能含有的殘余物，之后將產(chǎn)品置于真空干燥箱中在60℃下烘8h，最終獲得干燥的nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料。

(2)普魯蘭多糖與nay(mn)f4:yb,er稀土上轉(zhuǎn)換納米材料(ucnps)表面的油酸進(jìn)行酯化反應(yīng)：稱取0.2460g的oa-ucnps、0.0430g的edc和0.0358g的dmap溶于10ml的二甲基亞砜(dmso)溶液中，室溫下攪拌活化1h，活化后的反應(yīng)液逐滴滴加到預(yù)先溶于10mldmso中的0.4920g的普魯蘭多糖溶液中，室溫下磁力攪拌反應(yīng)48h，待反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)液滴加到500ml的無(wú)水乙醇中離心收集白色沉淀，將沉淀溶于去離子水中并轉(zhuǎn)移至透析袋(mwco＝8000)中，置于1l的去離子水中透析，開始間隔1h換一次水，換6次后間隔6h換一次水，總共透析120h，待有機(jī)溶劑透析干凈后，冷凍干燥，既可以獲得親水性的ucnps，置于冰箱中4℃保存?zhèn)溆谩１碚鹘Y(jié)果證明與實(shí)施例1相近。

顯然，本發(fā)明所列舉的上述實(shí)施例在此僅僅是為了更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明所做的技術(shù)方案，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限制。對(duì)于所屬領(lǐng)域的一般技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出不同形式的變動(dòng)。在此本發(fā)明不可能將所有實(shí)施方式一一列舉。但凡是屬于本發(fā)明所作的技術(shù)方案能延展的一些明顯的變化將仍然處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。