[发明专利]近红外二区双荧光发射稀土纳米探针及其制备方法和应用

说明书

发明属于纳米技术领域，具体涉及近红外二区双荧光发射稀土纳米探针及其制备方法和应用，所述稀土纳米探针为Nd³⁺掺杂的核壳型稀土纳米颗粒，粒径大小为20～200nm，包括核心粒子、至少一层包覆于所述核心粒子外部的壳层以及包覆于所述壳层外部的羧基修饰物。本发明的稀土纳米探针形状规则、分散性、均一性良好且荧光穿透能力强，在近红外二区波段有两处荧光发射峰，具有量子产率高以及背景干扰低等优势，在体外诊断、活体手术导航、活体深层组织高分辨率荧光成像、淋巴结成像和肿瘤光学成像等方面具有良好的应用前景。

技术领域

发明涉及近红外二区双荧光发射稀土纳米探针及其制备方法和应用，属于纳米技术领域。

背景技术

目前，应用于体外诊断领域的荧光探针主要有传统有机染料(比如异硫氰酸荧光黄、四乙基罗丹明和四甲基异硫氰酸罗丹明等)掺杂的荧光微球、时间分辨荧光微球、上转换发光微球以及量子点等。这些荧光探针的发射波长基本位于可见光区(400-700nm)或近红外一区(NIR-I，700-900nm)，荧光穿透性能差，激发和发射波长比较靠近，容易产生光谱重叠，对滤色片要求高。同时，生物样本中的许多复合物和蛋白具有自发荧光现象，容易产生荧光示踪物发射光波长附近的背景荧光，致使信噪比降低，影响了现有方法的灵敏度。

相对于可见光区和近红外一区荧光，近红外二区(NIR-II，1000-1700nm)荧光能够克服传统荧光(400-900nm)面临的强组织吸收、散射及自发荧光干扰，实现更高的组织穿透深度和时间、空间分辨率，被视为最具潜力的下一代活体荧光影像技术，已成为生物医学研究的热点方向。在众多NIR-II分子探针中，稀土荧光探针具有更加优异的光学性质。该探针在低功率且连续的光源激发下可产生短波红外光(1000-2300nm)发射且伴随较大的Stokes位移、较长的荧光衰变寿命、较高的量子产率以及良好的生物相容性，应用前景极为广阔。

因此，寻找荧光发射波长长、激发-发射光谱无重叠以及表面易于修饰的NIR-II稀土纳米探针并应用于体外诊断领域极具研究意义和应用价值。

发明内容

发明针对现有的荧光探针在体外诊断领域应用中存在的上述技术问题，提供一种近红外二区双荧光发射稀土纳米探针及其制备方法和应用。该稀土纳米探针的制备方法简单且合成条件易于控制，得到的探针形状规则、分散性、均一性良好且荧光穿透能力强，在近红外二区波段有两处荧光发射峰，具有量子产率高以及背景干扰低等优势，在体外诊断、活体手术导航、活体深层组织高分辨率荧光成像、淋巴结成像和肿瘤光学成像等方面具有良好的应用前景。

发明解决上述技术问题的技术方案如下：

本发明的目的之一在于提供一种近红外二区双荧光发射稀土纳米探针，其为Nd³⁺掺杂的核壳型稀土纳米颗粒，粒径大小为20～200nm，具体包括核心粒子、至少一层包覆于所述核心粒子外部的壳层以及包覆于所述壳层外部的羧基修饰物。

进一步，所述稀土纳米探针的主要结构组成为NaYF₄:X％Nd@NaYF₄，X＝1～100。

进一步，所述稀土纳米探针在近红外光源(700～900nm)激发下，在大于1000nm处的近红外二区波段具有两处荧光发射峰。

进一步，所述稀土纳米探针的激发波长在808nm；两处荧光发射峰的中心波长分别为1064±15nm和1345±15nm，其荧光量子产率分别接近10％和5％。

进一步，所述核心粒子的粒径为15-20nm，所述壳层厚度为5-10nm，所述核心粒子的粒径和壳层的厚度之比为2-4。

本发明的目的之二在于提供上述近红外二区双荧光发射稀土纳米探针的制备方法，包括以下步骤：