[发明专利]一种掺铒荧光生物活性玻璃及其制备方法

说明书

本发明公开了一种掺铒荧光生物活性玻璃及其制备方法，属于生物医用材料领域。该掺铒生物活性玻璃粉体由溶胶‑凝胶法结合有机模板自组装技术制得，先将十二胺加入乙醇溶液中，溶解后加入正硅酸乙酯、磷酸三乙酯、四水硝酸钙和硝酸铒，搅拌成玻璃溶胶；最后离心、干燥，再烧结，即得掺铒荧光生物活性玻璃。本发明采用生物玻璃作为上转换发光的基质材料，既弥补了有机荧光染料和量子点等常用荧光染料不具有生物活性的劣势，也能发挥较好的上转换效率。本发明制备出的掺铒荧光生物活性玻璃是单分散，尺寸均一的微球状。同时，利用铒离子光致发光特点，结合活体成像技术，有望应用在靶向载药体系中，达到实时监控药物在体内的分布情况的目的。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种掺铒荧光生物活性玻璃及其制备方法。

背景技术

上转换发光现象最早是在1959年采用960nm的红外光激发多晶ZnS时观察到的。1962年，人们又在硒化物中观察到上转换发光现象，1966年，Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时，意外发现当基质材料中掺入Yb³⁺离子时，Er³⁺、Ho³⁺和Tm³⁺离子在红外光激发时，其发光效率几乎提高了两个数量级，由此正式提出了“上转换发光”的概念。

稀土掺杂材料上转换发光现象在大量的实验中观察到后，60至70年代，人们对其机理进行了详细的研究。80年代初期，实现了闪光灯泵浦的上转换激光，并进入了第一次研究高潮时期，但由于当时材料合成方法及泵浦源能量的限制使其发展受到了阻碍。80年代后期，红外大功率二极管激光器问世及其商品化，以及稀土掺杂的重金属氟化物玻璃材料的制备成功使小型全固体上转换激光的实现成为了可能，至此又掀起了研制上转换激光器的第二次高潮。1986年，已有报导Ti宝石激光器泵浦的上转换激光器输出功率已达到1W，半导体二极管激光器泵浦的上转换激光器的输出达到100mW。上世纪末，人们对光纤的认识也给上转换激光器的研究带来了一定的启发，上转换光纤激光器的研究从而倍受重视。但由于上转换效率始终难以令人满意，并且由于短波长半导体激光器的问世，使上转换激光的研究进入了低潮。近两年来,随着世界各国对生命科学研究投入的加大，生物检测、药物靶标等研究受到了人们的广泛重视。而上转换发光是在红外光激发下产生可见光的过程，因此，利用上转换发光材料作为荧光标记材料可以大大降低噪声的影响。上转换发光材料，特别是纳米级上转换发光材料又重新受到了重视，并且近年来出现了很多研究报道。

最近,用上转换荧光材料作为生物分子荧光标记探针受到了广泛关注。荧光探针在生物芯片技术中起着示踪标记的作用,它的优劣直接影响到了检测的效果。应用于生物体标记的荧光材料主要包括有机染料、稀土螯合物、量子点等。这些材料普遍存在着的一些问题是:有机染料价格昂贵、稳定性低、容易受到干扰而使测试的灵敏度下降,而且对细胞的毒副作用也比较大;稀土螯合物的发光受配体和溶剂性质的影响比较大,因此可以采用的发光体系有限。量子点由于具有宽的激发光谱、窄的发射光谱、可精确调谐的发射波长、可忽略的光漂白等优越的荧光特性,是一类理想的荧光探针,近年来被人们广泛深入的研究。但是它同时又具有一个缺点,就是被检测的生物体会发生自感荧光与它干扰,这样就不能区分量子点发出的荧光和生物自身发出的荧光。于是人们把目光集中到稀土上转换发光纳米晶上来。由于稀土纳米晶的发光在自然界中非常少见,生物物体自身更是不具备这种性质,所以它用于生物检测就具有独特的优势。稀土掺杂纳米发光材料与量子点一样具有优良的荧光品质,目前其制备工作己经取得了一定的进展,稀土掺杂纳米发光颗粒的合成与光谱性能的研究是近些年来材料科学领域的一个新兴研究增长点,最近几年相关研究的进展更是日新月异。利用稀土上转换荧光材料制作成的荧光探针以及与其匹配的扫描设备大大降低原料和设备的成本,而且由于上转换发光材料是用红外光作为激发光源,激发能量较低而不会损伤生物样品,也不会激发出背底荧光,从而使检测灵敏度和线性范围得到大大的提高。