GdVO4:Eu发光纳米粒子制备及其生物相容性研究

摘要

稀土元素独特的4f电子结构可产生丰富的电子能级，可吸收或发射从紫外光、可见光到近红外区波长不同的电磁辐射，呈现出丰富的光学性质。稀土发光纳米粒子具有发光寿命长、Stokes位移大、发光颜色纯正和发射谱线窄等优越的光学性能，已经被成功地用于细胞标记、发光共振能量转移和生物分子检测等领域。本研究对Eu3+掺杂稀土钒酸盐发光纳米粒子的制备方法和性能进行了研究。 实验首先合成了LnVO4∶Eu(Ln=Gd、Lu、Y、La)纳米粒子，对产物的发光性能进行比较，确定了基质材料;其次，选择几种常用的液相法制备GdVO4∶Eu纳米粒子，确定了最佳合成方法;最后，分别以磷酰基聚丙烯酸(POCA)、聚醚酰亚胺(PEI)和柠檬酸钠为配体合成GdVO4∶Eu纳米粒子，确定了适宜的有机配体。在上述实验的基础上，采用水热法合成柠檬酸修饰的GdVO4∶Eu纳米粒子，以粒子的发光强度和水溶性为考察指标，确定了最佳合成条件。合成纳米粒子的发光强度大且稳定，发光寿命为0.87ms。采用采用X射线衍射、红外光谱、透射电镜等手段对合成的粒子进行表征，结果表明实验合成了四方晶系的GdVO4纳米粒子，粒径约为10nm。 对GdVO4∶Eu纳米粒子进行了包覆SiO2和GdVO4的表面修饰。红外光谱实验表明，在纳米粒子表面成功地包覆了SiO2;发射光谱表明，包覆GdVO4壳层使粒子中的Eu3+更多地占据了晶体中心对称的格位。 通过测定加入胰蛋白酶前后GdVO4∶Eu纳米粒子的共振瑞利散射信号强度变化，考察了合成粒子和生物分子的链接情况。实验表明，稀土粒子可以和胰蛋白酶通过静电作用相结合，确定了反应的最佳条件。圆二色光谱实验表明，链接前后胰蛋白酶的二级结构没有变化，纳米粒子具有良好的生物相容性。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1稀土发光纳米材料及其发光机理

1．2稀土发光纳米材料的合成

1．2．1水热法

1．2．2溶剂热法

1．2．3沉淀法

1．2．4微乳液法

1．2．5多元醇法

1．2．6有机前驱体热分解法

1．2．7溶胶-凝胶法

1．3稀土发光纳米材料的修饰

1．3．1一步修饰

1．3．2多步修饰

1．4稀土发光纳米材料的应用

1．4．1在照明和显像方面的应用

1．4．2在生物标记和分子检测中的应用

1．4．3在发光共振能量转移中的应用

1．5本课题的意义及研究内容

第2章Eu3+掺杂稀土钒酸盐发光纳米粒子制备方法研究

2．1实验仪器与试剂

2．2实验方法

2．2．1主要试剂配制

2．2．2 GdVO4:Eu纳米粒子的制备

2．2．5 GdVO4:Eu@GdVO4纳米粒子的合成

2．2．6发光光谱的测定

2．3．2 GdVO4:Eu纳米粒子合成方法的选择

2．3．3有机配体的选择

2．3．4 GdVO4:Eu纳米粒子的发光光谱

2．3．5水热法合成GdVO4:Eu纳米粒子反应条件的优化

2．3．6发光寿命的测定

2．3．7 GdVO4:Eu纳米粒子的稳定性

2．3．8 GdVO4:Eu纳米粒子的表征

2．3．9 GdVO4:Eu@SiO2纳米粒子的合成

2．3．10 GdVO4:Eu@GdVO4纳米粒子的合成

2．4本章小结

第3章GdVO4:Eu纳米粒子与胰蛋白酶的链接

3．1实验仪器和试剂

3．2实验方法

3．2．1主要试剂的配制

3．2．3共振瑞利散射光谱的测定

3．2．4圆二色光谱的测定

3．3结果与讨论

3．3．1 GdVO4:Eu纳米粒子与胰蛋白酶的链接

3．3．2 GdVO4:Eu纳米粒子与胰蛋白酶链接条件的优化

3．3．3胰蛋白酶链接前后的圆二色光谱

3．4本章小结

第4章结论

参考文献

致谢