多色發(fā)光的稀土配合物功能化的介孔二氧化硅納米球的制備方法及其細胞成像應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及納米生物材料技術領域，一類多色發(fā)光的稀土配合物功能化的介孔二氧化娃納米球及其細胞成像應用。
【背景技術】
[0002]稀土元素具有一般元素無法比擬的光譜性質，因此，稀土發(fā)光材料應用于諸多領域，如:電視，0LED，光放大器，激光系統(tǒng)，生物標記和醫(yī)學診斷等。但是，由于f-f躍遷宇稱禁阻，用光直接激發(fā)稀土離子只能得到較弱的熒光，所以利用有機配體與稀土離子配位，配體將吸收的能量傳遞給稀土離子，得到其相應的特征熒光。此外，若將稀土配合物負載到溶膠-凝膠、聚合物、介孔材料等穩(wěn)定基質中，可以提高其熱穩(wěn)定性，增強機械性能和提高發(fā)光效率。
[0003]介孔二氧化硅納米球具有穩(wěn)定的孔道及骨架結構，擁有大的比表面積等優(yōu)勢，同時該材料表面及孔道可進行選擇性有機基團修飾，將稀土配合物共價嫁接到介孔納米球孔道中，既保持了介孔的有序性，也保持了稀土離子的特征發(fā)射。此外，介孔二氧化硅納米球具有良好的生物相容性和低毒性，有巨大的生物應用潛力。
[0004]然而，若將稀土配合物與介孔二氧化硅納米球以物理摻雜的方法復合，可能導致稀土配合物摻雜不均勻、離子聚集降低發(fā)光強度、易析出等。若利用共價嫁接的方法，不僅能夠避免稀土配合物的分布不均而且可以降低配合物從基質中浸出的可能。如果能將具有特征發(fā)光的稀土離子與單分散性好、形貌均一和生物相容性優(yōu)異的介孔二氧化硅納米球結合，制備出一類多色發(fā)光的稀土配合物功能化的介孔二氧化硅納米球，可在醫(yī)學生物領域有巨大的應用前景。

【發(fā)明內容】

[0005]針對上述的問題，本發(fā)明目的之一在于提供一類多色發(fā)光的稀土配合物功能化的介孔二氧化硅納米球及其細胞成像應用，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所提供的技術方案包括以下步驟:
1.將5-溴噻吩-2-甲醛和醋酸銨在分散在醋酸溶液中，在80~90°C加熱回流3~5h后，冷卻至室溫，滴加醋酸銨，中和產(chǎn)生沉淀，洗漆，重結晶，干燥，得到2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉；
2.以十六烷基三甲基溴化銨為模板劑，回流24h，離心，洗滌，制備出介孔二氧化硅納米球(透射電鏡圖片見圖la、lb)；
3.將步驟2所得到介孔二氧化硅納米球分散在甲苯中，加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷，回流8~9h，離心，洗滌，制得3-氨基丙基三乙氧基功能化的介孔二氧化硅納米球；
4.將步驟3所得到的3-氨基丙基三乙氧基功能化的介孔二氧化硅納米球分散在無水二甲基甲酰胺，再加入2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉，回流12h，離心，洗滌，得2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉改性的介孔二氧化硅納米球；
5.將步驟4所得到的2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f][I, 10]菲咯啉改性的介孔二氧化硅納米球與稀土二元配合物分散在無水乙醇中，回流6h，離心，洗滌，制得稀土配合物功能化的介孔二氧化硅納米球；
6.將制得的稀土配合物功能化的介孔二氧化硅納米球材料應用于細胞成像。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點:
1.操作簡單，重復性高；
2.形貌均一，分散性好；
3.多色發(fā)光，光譜可覆蓋450-1700nm的光譜區(qū)域；
4.基本無毒，生物相容性好。
[0007]本發(fā)明方法具體是一類多色發(fā)光稀土配合物功能化的介孔二氧化硅納米球的制備方法及其細胞成像應用。首先，制備出介孔二氧化硅納米球；然后將其加入3-氨基丙基三乙氧基硅烷和甲苯的混合溶液中，回流反應8h，形成3-氨基丙基三乙氧基功能化的介孔材料；再將功能化的介孔二氧化硅納米球與2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉分散在無水二甲基甲酰胺中，回流反應12h，得到2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉改性的介孔二氧化硅納米球；最后將其與二元稀土配合物結合進行配體交換反應，即得到一類多色發(fā)光的稀土配合物功能化的介孔二氧化硅納米球。本發(fā)明方法具有工藝簡單、操作方便、重復性高等優(yōu)點。該熒光材料不僅形貌均一、單分散性好、且生物相容性優(yōu)良、毒性低等優(yōu)點，在生物醫(yī)學領域具有重要的應用前景。
【附圖說明】
[0008]圖1為本發(fā)明制得的介孔二氧化硅納米球(a、b)、銪配合物功能化的介孔二氧化硅納米球(C)、及鋱配合物功能化的介孔二氧化硅納米球(d)的透射電子顯微鏡圖片。
[0009]圖2為本發(fā)明制得銪配合物功能化的介孔二氧化硅納米球的熒光光譜圖及可見光激發(fā)下的實拍圖片。
[0010]圖3為本發(fā)明制得銪配合物功能化的介孔二氧化硅納米球的細胞成像圖片。
[0011]實施例1:
本實施例提供銪配合物功能化的介孔二氧化硅納米球的合成，其包括以下步驟:
a.將5-溴噻吩-2-甲醛和醋酸銨在分散在醋酸溶液中，在85°C加熱回流4h后，冷卻至室溫，滴加醋酸銨，中和產(chǎn)生沉淀，洗滌，重結晶，干燥，得到2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉；
b.將十六烷基三甲基溴化銨，丙三醇，氫氧化鈉溶于去離子水中，在80°C加熱回流2h后，向混合液中加入正硅酸乙酯。其中十六烷基三甲基溴化銨:正硅酸乙酯:離子水:丙三醇:氫氧化鈉的摩爾比為1:9~10:8837:190:2.5，抽濾，干燥，然后在加入鹽酸的乙醇溶液中反應，回流24h，離心，洗滌，得介孔二氧化硅納米球，再將3-氨基丙基三乙氧基硅烷和介孔二氧化硅納米球分散在甲苯中，回流8h，離心，洗滌，得3-氨基丙基三乙氧基功能化的介孔二氧化硅納米球；
c.將步驟b中3-氨基丙基三乙氧基功能化的介孔二氧化硅納米球溶于無水二甲基甲酰胺中，加入2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [1，10]菲咯啉，在氬氣氣氛中，在85° C加熱回流12h，離心，洗滌，干燥，得2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉改性的介孔二氧化娃介孔納米球；
d.將步驟c中2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉改性的介孔二氧化硅納米球和0.1~0.2mg銪的β-二酮二元配合物分散在乙醇溶液中，在85° C加熱回流，離心，洗滌，即得到銪配合物功能化的介孔二氧化硅納米球(透射電鏡圖片見圖lc，光譜譜圖見圖2)。
[0012]實施例2:
本實施例提供鋱配合物功能化的介孔二氧化硅納米球的合成，其包括以下步驟:
a.將5-溴噻吩-2-甲醛和醋酸銨在分散在醋酸溶液中，在85°C加熱回流4h后，冷卻至室溫，滴加醋酸銨，中和產(chǎn)生沉淀，洗滌，重結晶，干燥，得到2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉；
b.將十六烷基三甲基溴化銨，丙三醇，氫氧化鈉溶于去離子水中，在80°C加熱回流2h后，向混合液中加入正硅酸乙酯。其中十六烷基三甲基溴化銨:正硅酸乙酯:離子水:丙三醇:氫氧化鈉的摩爾比為1:9~10:8837:190:2.5，抽濾，干燥，然后在加入鹽酸的乙醇溶液中反應，回流24h，離心，洗滌，得介孔二氧化硅納米球，再將3-氨基丙基三乙氧基硅烷和介孔二氧化硅納米球分散在甲苯中，回流8h，離心，洗滌，得3-氨基丙基三乙氧基功能化的介孔二氧化硅納米球；
c.將步驟b中3-氨基丙基三乙氧基功能化的介孔二氧化硅納米球溶于無水二甲基甲酰胺中，加入2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [1，10]菲咯啉，在氬氣氣氛中，在85° C加熱回流12h，離心，洗滌，干燥，得2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉改性的介孔二氧化娃介孔納米球；
d.將步驟c中2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f][I, 10]菲咯啉改性的介孔二氧化硅納米球和0.1~0.2mg鋱的β-二酮二元配合物分散在乙醇溶液中，在85° C加熱回流，離心，洗滌，即得到鋱配合物功能化的介孔二氧化硅納米球(透射電鏡圖片見圖1d)。
[0013]實施例3:
本實施例提供釤配合物功能化的介孔二氧化硅納米球的合成，其包括以下步驟:
a.將5-溴噻吩-2-甲醛和醋酸銨在分散在醋酸溶液中，在85°C加熱回流4h后，冷卻至室溫，滴加醋酸銨，中和產(chǎn)生沉淀，洗滌，重結晶，干燥，得到2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉；
b.將十六烷基三甲基溴化銨，丙三醇，氫氧化鈉溶于去離子水中，在80°C加熱回流2h后，向混合液中加入正硅酸乙酯。其中十六烷基三甲基溴化銨:正硅酸乙酯:離子水:丙三醇:氫氧化鈉的摩爾比為1:9~10:8837:190:2.5，抽濾，干燥，然后在加入鹽酸的乙醇溶液中反應，回流24h，離心，洗滌，得介孔二氧化硅納米球，再將3-氨基丙基三乙氧基硅烷和介孔二氧化硅納米球分散在甲苯中，回流8h，離心，洗滌，得3-氨基丙基三乙氧基功能化的介孔二氧化硅納米球；
c.將步驟b中3-氨基丙基三乙氧基功能化的介孔二氧化硅納米球溶于無水二甲基甲酰胺中，加入2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [1，10]菲咯啉，在氬氣氣氛中，在85° C加熱回流12h，離心，洗滌，干燥，得2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉改性的介孔二氧化娃介孔納米球； d.將步驟c中2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉改性的介孔二氧化硅納米球和0.1~0.2mg釤的β-二酮二元配合物分散在乙醇溶液中，在85° C加熱回流，離心，洗滌，即得到釤配合物功能化的介孔二氧化硅納米球。
[0014]實施例4:
本實施例提供釹配合物功能化的介孔二氧化硅納米球的合成，其包括以下步驟:
a.將5-溴噻吩-2-甲醛和醋酸銨在分散在醋酸溶液中，在85°C加熱回流4h后，冷卻至室溫，滴加醋酸銨，中和產(chǎn)生沉淀，洗滌，重結晶，干燥，得到2-(溴噻吩基)咪唑并[4，5-f] [I, 10]菲咯啉；
b.將十六烷基三甲基溴化銨，丙三醇，氫氧化鈉溶于去離子水中，在80°C加熱回