CN101650311B - 一种由蓝色上转换纳米材料间接产生发光方法 - Google Patents

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Abstract

一种由蓝色上转换纳米材料间接产生发光方法，它包括：发蓝光的红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料；上述材料表面分别被修饰处理；取红外上转换荧光材料1份(重量比)，取长波紫外荧光材料0.01-10份(重量比)，按上述比例均匀混合；使用红外980nm激光激发红外上转换荧光材料，可产生440-480nm的蓝色发光，该蓝色发光作为二次激发光源，间接激发长波紫外荧光材料发光，产生490-650nm的可见光。本技术可以用于微生物领域的定性定量多重检测。

Description

一种由蓝色上转换纳米材料间接产生发光方法
技术领域
本发明属于生物反应检测与监测技术领域。
背景技术
上转换荧光材料作为标记物在生物领域中已得到一定程度的应用，其独特的上转换发光特性使得生物检测技术具有稳定性好、灵敏度高、操作简便快速、可定性定量等优点。但这种传统的直接激发发射模式，使得检测过程必需依赖固相材料等手段实现未与检测物结合的游离标记物的彻底分离，否则任何残留的游离标记物均会成为假阳性信号的来源。此外，更是无法实现通过对混合体系中标记物信号强度的检测实现微观生物反应进行程度的监测。专利200410034105.5，200410034104.0，200420049580.5对生物领域中上转换荧光材料应用方法已有充分的介绍。
现有蓝色上转换荧光材料制备多是颗粒较的大的体材料或微晶体陶瓷玻璃态材料体系，其发光效率较高，但无法用于生物技术。已有纳米材料合成技术，为提发光高效率添加较多的助熔剂，这类方法制备的材料杂质含量高，如专利01138927.3，01138920.6，200410017067.2，200510123022.8已经有充分的揭示。
本发明的一种蓝色上转换纳米材料间接发光方法，是制备一种蓝色上转换纳米荧光材料，由近红外激光激发产生蓝色发光，该蓝色发光可以在特定距离内间接激发第二种长波紫外荧光材料发光。利用这种间接传递模式，在待检样品的溶液中加入蓝色上转换纳米荧光材料标记的生物活性分子A(抗体、抗原、表达蛋白等)与长波紫外荧光材料标记的生物活性分子B(抗体、抗原、表达蛋白等)，当A与B分别与待检样品中的目标被检物结合后，由于A-目标被检物-B的生物结合使得上转换纳米荧光材料与长波紫外荧光材料之间的距离在特定值内，此时以近红外光激发通过能量间接传递模式产生的可见光便可指示这种特异生物反应的发生。由此，在实际应用中无需后续的任何分离操作，只需将待检样品与两种标记物混合即可实现简便快捷的定性定量检测。同时，在反应过程中可随时对可见光进行检测，以监测生物反应进行的速度与程度。满足应用研究与基础研究的不同需求。
发明内容
一种由蓝色上转换纳米材料间接产生发光 方法，它包括：发蓝光的红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料；上述材料表面分别被修饰处理；取红外上转换荧光材料1份(重量比)，取长波紫外荧光材料0.01-10份(重量比)，按上述比例均匀混合；使用红外980nm激光激发红外上转换荧光材料，可产生440-480nm的蓝色发光，该蓝色发光作为二次激发光源，间接激发长波紫外荧光材料发光，产生490-650nm的可见光。红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料混合比例大小取决于长波紫外荧光材料的发光效率与种类。由于长波紫外荧光材料是被蓝光所激发发光，所以要求其在颗粒较小时，有较高的发光效率。
发蓝光的红外上转换荧光材料制备方法为，含有Y、Gd、La的氟化物材料中的一种或一种以上混合物，加入45-50％重量比的YbF3，同时加入12-25％重量比TmF3，均匀混合后，在氩气中于300-450度烧结1-6小时，制备出有蓝色发光的红外上转换荧光颗粒材料，其在980nm激光激发，可产生440-480nm蓝色发光，颗粒度在70-800nm。制备过程中氩气可以有效阻止材料被氧化，改善发光效率与控制色纯度；低温度可以抑制颗粒的生长。
长波紫外荧光材料，应是在440-480nm可以吸收能量，且发射光谱为490-650nm，并为稳定单色发光微颗粒材料。
红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料表面分别可以使用溶胶-凝胶法修饰处理，处理后其表面适合连接不同的生物活性物质，可用于生物检测。
红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料，可不相互混合，并分别单独制备成生物试剂检测层，层状组合成试剂盒后应用。
具体实施方式
发蓝光的红外上转换荧光材料制备方法为：含有Y、Gd、La的氟化物材料中的一种或一种以上混合物，加入45-50％重量比的YbF3，同时加入12-25％重量比TmF3，在氩气中于300-450度烧结1-6小时，制备出蓝色发光的红外上转换荧光微颗粒材料，其由980nm激光激发，可发出440-480nm蓝色发光，颗粒在70-800nm。当烧结温度低于350度，时间低于2小时，可以制备出直径平均在100nm以下的颗粒，其发光强度较弱；当烧结温度大于400度，时间大于4小时，材料成为块状，经粉碎后可以制备出直径平均在700nm以上的颗粒，其发光强度较强；烧结过程应在氩气保护气氛中进行，其制备的材料发射光谱才可以达到小于470nm，在空气中烧结的材料发射光谱在470nm以上。
红外上转换荧光材料发射光谱在470nm以下，并在有较高的发光效率时，可以大幅度提高间接转换激发长波紫外荧材料的发光效率。
由长波段紫外线激发的荧光材料我们通称长波紫外荧材料，可以是有机或无机荧光材料，并且为稳定单色发光，不可以被红外980nm激发发光。其吸收光谱在440-480nm时，可以有效产生发光，发射光谱为490-650nm，这样一来可以有效避免上转换荧光材料与紫外荧光材料在蓝色发光区域的重叠，适合自动检测仪器的光谱识别与分析，也适合视觉直接观察判定。如：异硫氰酸荧光素、四甲基异硫氰酸罗丹明、藻红蛋白，无机YAG荧光材料等。
长波紫外荧光材料合成与使用技术较为成熟，其颗粒度选择与控制幅度较大，当颗粒较小时其与红外荧光材料混合比例应减小。如有机长波紫外荧光材料其发光效率高，并可以达到分子独立发光。有机长波紫外荧光材料在生物工程领域中已经广泛应用。
发蓝光的红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料，可以分别使用溶胶-凝胶法将其表面处理，使用正硅酸乙酯，经水解后可以形成SiO2包敷膜。处理修饰后的发光颗粒分散有大幅度提高，同时易于混合、易与有机生物活性分子连接。
取红外上转换荧光材料1份(重量比)，取长波紫外荧光材料0.01-10份(重量比)，按上述比例均匀混合；使用红外980nm激光激发红外上转换荧光材料，其可发出440-480nm蓝色发光，该蓝色发光可以形成二次激发光源，间接激发长波紫外荧光材料，产生490-650nm的可见光。
红外上转换荧光材料与长波紫外激发的荧光材料，可不相互混合，并分别单独制备成生物检测试剂层，层状组合试剂盒后应用。
本发明优点在于
现场检测简便快捷：红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料之间特殊的间接发光模式，使得任何以二者作为标记物的检测技术在实际操作中只需将两种标记物与待检样品混合即可，无需任何复杂的分离操作，简化了现场检测的操作流程，并缩短的检测时间。
基础研究深入透彻：红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料之间特殊的间接发光模式，使得可见光信号的产生直接表征了微观生物反应的进行程度与速度，因而适用于对基础研究中蛋白-蛋白、蛋白-核酸、核酸-核酸等相互作用的系统分析。
实施例1
制备发蓝光的红外上转换荧光材料：取YF3 90克，GdF3 10克，加入YbF3 45克，TmF313克，氩气中于450度烧结5小时，制备出的红外上转换荧光材料在980nm激光激发，可发出480nm蓝色发光，颗粒在700nm。将材料放10％浓度正硅酸乙酯水溶液中浸泡3小时，取出烘干。
取出以上红外上转换荧光材料1克。
长波紫外荧光材料为异硫氰酸荧光素，取  材料0.1克。
红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料均匀混合
使用红外980nm激光激发红外上转换荧光材料，可产生480m的蓝色发光，该蓝色发光作为二次激发光源，间接激发长波紫外荧光材料发光，产生530nm的可见光。
实施例2
制备发蓝光的红外上转换荧光材料：取YF3 100克，加入YbF3 50克，TmF3 20克，在，在氩气中于400度烧结2小时制备出的红外上转换荧光材料研磨分碎，在980nm激光激发下，可产生450nm蓝色发光，颗粒在100nm。将材料放10％浓度正硅酸乙酯水溶液中浸泡3小时，取出烘干。
取出以上红外上转换荧光材料1克。
长长波紫外荧光材料为无机YAG，取材料1克。
红外上转换荧光材料与长波紫外激发的荧光材料均匀混合
使用红外980nm激光激发红外上转换荧光材料，可产生440m的蓝色发光，该蓝色发光作为二次激发光源，间接激长波紫外荧光材料发光，产生555nm的可见光。
在上面针对本发明较好的实施方式作了举例说明后，对本领域的技术人员来说应明白的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，对本发明所作的任何改变和改进都在本发明的范围内。

Claims (5)

1.一种由蓝色上转换纳米材料间接产生发光的方法，它包括：分别修饰处理发蓝光的红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料的表面；按重量比，取发蓝光的红外上转换荧光材料1份，取长波紫外荧光材料0.01-10份，按上述比例均匀混合；使用红外980nm激光激发发蓝光的红外上转换荧光材料，产生440-480nm的蓝色发光，该蓝色发光作为二次激发光源，间接激发长波紫外荧光材料发光，产生490-650nm的可见光。
2.如权利要求1所述一种由蓝色上转换纳米材料间接产生发光的方法，发蓝光的红外上转换荧光材料制备方法为：含有Y、Gd、La的氟化物材料中的一种或一种以上混合物，加入氟化物材料45-50％重量比的YbF3，同时加入氟化物材料12-25％重量比的TmF3，在氩气中于300-450度烧结1-6小时，制备出有蓝色发光的红外上转换荧光颗粒材料，其在980nm激光激发，产生440-480nm蓝色发光，颗粒度在70-800nm。
3.如权利要求1所述一种由蓝色上转换纳米材料间接产生发光的方法，长波紫外荧光材料，应是在440-480nm吸收能量，且发射光谱为490-650nm，并为稳定单色发光材料。
4.如权利要求1所述一种由蓝色上转换纳米材料间接产生发光的方法，发蓝光的红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料表面分别使用溶胶-凝胶法修饰处理，处理后其表面适合连接不同的生物活性物质，用于生物检测。
5.如权利要求1所述一种由蓝色上转换纳米材料间接产生发光的方法，其中，分别进行表面修饰处理的发蓝光的红外上转换荧光材料与长波紫外荧光材料不相互混合，而是分别单独制备成生物试剂检测层，层状组合成试剂盒后应用。
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