一种Yb-Gd共掺杂羟基磷灰石材料的制备方法及应用

本发明属于纳米材料制备，更具体的说是涉及一种yb-gd共掺杂羟基磷灰石材料的制备方法及应用。

背景技术：

1、作为非入侵手段的生物成像技术越来越多的应用于生物组织结构的及其功能的探索中，光学成像因利用光作为光学工具而具有细胞水平的分辨率这一独特性能受到了广泛的关注。

2、羟基磷灰石（ca10(po4)6(oh)2，hap）作为一种载体材料，可以用各种底物和掺杂剂进行修饰，能接受大量阴离子和阳离子取代基，在阳离子进入时会产生位置选择性，形成有序结构。因其具有良好的生物相容性、生物活性，是一种理想的生物材料。随着纳米技术的发展，hap纳米材料展现出了其独特的性能，纳米粒子可以作为药物或基因载体，纳米相陶瓷可以提高骨融合性等。特别地，稀土掺杂hap纳米粒子作为生物学荧光探针的研究被人们广泛关注，有望成为一种无机荧光探针用于生物体内的成像。

3、镱（ytterbium，yb）是一种镧系稀土元素，因其在近红外区域处有较充分的吸收截面，常用于上转换发光的敏化剂，yb吸收两个或两个以上近红外光子，使能量转移到激活剂中，转移的能量将离子激发到高能态，当离子返回低能态时，从紫外到近红外发射出高能光子，从而能够在近红外区域检测到荧光发射信号。钆（gadolinium，gd）也是一种镧系稀土元素，钆离子或其螯合物可以在核磁共振中产生强烈的对比信号，常被用于临床实践中的造影剂。使用yb-gd共掺杂合成双模发光材料，利用核-壳结构将两种元素分成不同层，实现双模发光，这种结构可以有效避免能量在传递转移中的消耗而降低发光强度，在纳米材料中掺杂yb、gd离子对合成的高效上转换发光材料还可以获取转运光子并发射多个波长。

4、稀土掺杂羟基磷灰石纳米材料因其高亮度、高对比度、光稳定性、不闪烁和窄发射带等优点可用于制作荧光探针而用于进行生物成像。稀土离子和ca2+离子的离子半径相似，将其掺杂进hap中实现具有可追踪荧光性能的同时又不影响其生物相容性，是一种理想的生物成像探针。

5、目前制备稀土掺杂羟基磷灰石纳米材料的方法一般通过高温高压的方法或水热陈化的方法制备得到，应用于工业化生产时对于设备的依赖性较高。如何降低对于设备的依赖性，使得生产工艺更加简便，降低生产操作过程中的危险因素是本领域技术研究亟需解决的问题。基于现有合成技术对温度与压力的要求，提出了一种在常温常压下合成稀土掺杂羟基磷灰石纳米材料，在保证材料荧光性能的前提下，减少对设备的依赖性以简化合成工艺是有必要的。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种yb-gd共掺杂羟基磷灰石材料的制备方法及应用，以解决上述现有技术存在的问题，并且制备得到yb-gd共掺杂羟基磷灰石材料的荧光强度良好，具有优异的应用前景。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、本发明技术方案之一：提供一种yb-gd共掺杂羟基磷灰石材料的制备方法，步骤包括：

4、以氨水为反应基底，以磷酸盐、钆盐、钙盐和镱盐为反应组份，将所述反应组份配制为溶液，匀速滴加至所述反应基底中进行反应，收集沉淀产物，经洗涤、干燥、研磨即得yb-gd共掺杂羟基磷灰石材料。

5、进一步的，所述磷酸盐、钆盐、钙盐和镱盐的摩尔比为0.23:0.003:0.39:0.003。

6、进一步的，所述磷酸盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢钠。

7、进一步的，所述钆盐为六水合硝酸钆。

8、进一步的，所述钙盐为四水合硝酸钙。

9、进一步的，所述镱盐为五水合硝酸镱。

10、进一步的，所述氨水的ph值为10。

11、进一步的，所述滴加为同时开始，同时结束。

12、进一步的，将所述反应组份配制为溶液匀速滴加至所述反应基底中进行反应具体包括：

13、将磷酸盐配置成磷酸溶液，将钆盐配置成钆盐溶液，将钙盐和镱盐配置为钙镱混合溶液；所述磷酸溶液、钆盐溶液和钙镱混合溶液等体积；

14、将磷酸溶液、钆盐溶液和钙镱混合溶液同时同速滴加至所述反应基底中进行反应。

15、进一步的，将所述反应组份配制为溶液匀速滴加至所述反应基底中进行反应具体包括：

16、将磷酸盐配置成磷酸溶液，将钆盐、钙盐和镱盐配置为钙镱钆混合溶液，所述磷酸溶液和钙镱钆混合溶液等体积；

17、将磷酸溶液、钙镱钆混合溶液同时同速滴加至所述反应基底中进行反应。

18、优选的，所述反应在室温下进行，所述滴加速度1.6ml/min。

19、进一步的，所述洗涤为使用去离子水进行洗涤至少4次。

20、进一步的，所述干燥为真空干燥，时间为1~2d。

21、在本发明中，所述溶液的溶剂均为水，真空干燥的目的是为了去除水分的同时较好的保留材料的纳米形态，洗涤的目的是为了将材料样品洗涤至中性。

22、本发明技术方案之二：提供一种由上述方法制备得到的yb-gd共掺杂羟基磷灰石材料。

23、本发明技术方案之三：提供一种上述yb-gd共掺杂羟基磷灰石材料作为纳米荧光探针在生物荧光成像中的应用。

24、本发明公开了以下技术效果：

25、本发明的纳米材料通过湿化学沉淀法制备，将配置好的等体积溶液同时同速添加在氨水中，不断搅拌混合，在非水热条件下将溶液混合制备，避免了传统的高温高压制备方法对设备要求依赖性，使得生产工艺更为简洁，操作可行性更高，获得的纳米材料粒径较小，荧光强度更大，产品质量稳定；所制备的具有荧光性能的纳米材料可应用于成像探针、药物输送、抗菌研究等。

技术特征：

1.一种yb-gd共掺杂羟基磷灰石材料的制备方法，其特征在于，步骤包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸盐、钆盐、钙盐和镱盐的摩尔比为0.23:0.003:0.39:0.003。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述磷酸盐为磷酸氢二铵或磷酸二氢钠；所述钆盐为六水合硝酸钆；所述钙盐为四水合硝酸钙；所述镱盐为五水合硝酸镱。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氨水的ph值为10。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述反应组份配制为溶液匀速滴加至所述反应基底中进行反应具体包括：

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，将所述反应组份配制为溶液匀速滴加至所述反应基底中进行反应具体包括：

7.根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于，所述反应在室温下进行，所述滴加速度1.6ml/min。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述洗涤为使用去离子水进行洗涤至少4次；所述干燥为真空干燥，时间为1~2d。

9.一种如权利要求1~8任一项所述制备方法制备得到的yb-gd共掺杂羟基磷灰石材料。

10.一种如权利要求9所述的yb-gd共掺杂羟基磷灰石材料制备为纳米荧光探针在生物荧光成像中的应用。

技术总结本发明属于纳米材料制备技术领域，涉及一种Yb‑Gd共掺杂羟基磷灰石材料的制备方法及应用。本发明以氨水为反应基底，以磷酸盐、钆盐、钙盐和镱盐为反应组份，将反应组份配制为溶液，匀速滴加至反应基底中进行反应，收集沉淀产物，经洗涤、干燥、研磨制备得到Yb‑Gd共掺杂羟基磷灰石材料。本发明的制备方法避免了传统的高温高压制备方法对设备要求依赖性，使得生产工艺更为简洁，操作可行性更高，获得的纳米材料粒径较小，荧光强度更大，产品质量稳定；所制备的具有荧光性能的纳米材料可应用于成像探针、药物输送、抗菌研究等。技术研发人员：李青青,何陕,方齐乐,杜平州受保护的技术使用者：北京师范大学珠海校区技术研发日：技术公布日：2024/5/29