稀土氟化物上转换荧光纳米粒子的磁功能化与生物应用

摘要

生物标记技术是生物学和医学研究中不可或缺的研究手段。同时,分子生物学和临床医学检测的发展对生物标记提出了更高的要求。提高检测信号的灵敏度,延长标记时间,增强多组分同时标记检测的能力,发展活体内检测的方法是生物标记技术未来发展的重要方向。因此,发展新的高性能、多功能生物标记物是至关重要的一环。上转换荧光纳米材料作为一种新型荧光标记物,具有荧光强度高、稳定性好、检测灵敏度高等优点,在生物学和医学领域展现出广阔的应用前景。磁性荧光复合纳米粒子同时具备磁性与光学性能,使样品的标记、富集、分离与检测同时进行,既提高检测灵敏度,又提高检测效率,是当前研究的热点之一；而作为多组分检测的前提,多色荧光标记物的合成也逐渐引起研究者的兴趣。
　　 本研究采用溶剂热法合成了同时具有磁性和上转换荧光特性的Fe3O4@NaYF4:Yb,Er3+多功能纳米颗粒。利用透射电子显微镜、磁滞回线和荧光光谱分别对荧光磁球的形貌、磁性和荧光性能进行了表征,并对反应条件进行了优化。结果表明所合成磁性荧光纳米粒子基本为球形,粒度分布均匀,平均粒径在75 nm左右,具有超顺磁性和良好的绿色上转换荧光性能。当固定RE与Fe3O4比例不变时,以反应温度150℃,反应时间24 h,pH6条件下纳米颗粒的荧光强度最强。
　　 为了扩展上转换荧光纳米材料在多色标记中的应用,采用类似的溶剂热方法,合成出具有橙色上转换荧光性能的NaYbF4:Er3+纳米颗粒。研究了反应温度、时间、pH等条件对颗粒的晶型结构及荧光性能的影响。通过研究激光器功率对上转换荧光强度的影响,验证了NaYbF4:Er3+纳米颗粒的双光子机制上转换发光过程。
　　 最后将合成的纳米颗粒进行表面氨基修饰,使其具有良好的水溶性和生物相容性,并将此纳米颗粒与抗体链接制成探针,利用抗体与抗原的免疫反应成功地进行HeLa细胞的免疫标记和成像。