CN103695000A - 一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒及其制备方法。一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒，其特征在于，所述钆掺杂的氧化锌纳米颗粒为分散均匀的纳米颗粒，直径为2-6纳米，荧光光谱测试显示该纳米颗粒激发波长为320-360纳米，发射波长为500-560纳米，且激发波长和发射波长随着钆的掺杂量增加而红移，荧光强度随着钆掺杂量增加先增强后减弱，再锌钆摩尔比位1：0.08时，荧光增强最大。该产物具有磁共振和荧光双功能成像的应用前景。本发明的优点在于采用生物相容性较好的廉价锌材料，通过溶胶凝胶法直接合成钆掺杂的氧化锌纳米颗粒产品，一方面，降低了最终产物的生物毒性，另一方面降低了产品成本，并使得该产物具有磁共振和荧光双功能成像的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种氧化锌纳米颗粒及其制备方法，特别是涉及一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒及其制备方法。
背景技术
随着生物医学研究和诊断的需要，利用纳米材料进行生物成像的技术显越来越受人们的关注。生物成像技术主要包括光学成像，核磁共振成像，超声成像和正电子成像等。目前的荧光成像（Fluorescence Imaging, FI）灵敏度高，检测时间短，主要是利用有机荧光染料或无机荧光纳米材料进行造影成像。传统的有机荧光染料易被光漂白，稳定性较差，它们的激发峰窄，特定的有机染料要求特定波长的激发光激发，发射峰宽而不对称，严重拖尾或重叠，容易相互干扰；有机染料常常是多个染料分子连接到单个生物分子上，许多常用染料的光谱性质有标记诱导效应；此外有机染料一般毒性比较大。而无机荧光纳米材料光化学稳定较好，激发峰宽，发射峰窄，呈对称高斯分布，重叠小，可用同一激发光进行多荧光颜色标记；荧光颜色可通过控制其组成和大小进行调节；无机荧光纳米材料一般通过配体化学作用进行生物交联，多个生物分子连接到一个纳米颗粒上，关于标记诱导效应的信息较少。此外，通过表面修饰的手段，可以大大的降低无机荧光纳米材料的毒性。上述特征使得无机荧光纳米颗粒在生物荧光标记应用上具有很大的优势。然而，由于无机纳米颗粒荧光发射一般需要光源激发，因此利用荧光成像对深层组织进行检测的时候存在局限性。
磁共振成像（Magnetic Resonance Imaging, MRI）是一种无创伤性的影像诊断手段。目前研究的MRI造影剂主要包括两大类，一类是多胺多羧酸类钆(Gd) 配合物及其衍生物，为T1 阳性造影剂；另一类是超顺磁性氧化铁及其衍生物，为T2 阴性造影剂。多胺多羧酸类钆(Gd) 配合物及其衍生物在1988年就已经被批准作为MRI造影剂，但这类试剂弛豫率比较低，因此临床应用时需要注射大剂量的药物，这必然增加药物对生物题的毒性效应。而超顺磁性氧化铁及其衍生物在应用于磁共振和荧光双功能成像时，一般使用在超顺磁氧化铁表面修饰上有机染料，或者将其和有机染料共同包覆在壳层内，超顺磁氧化铁本身不同时具备磁共振和荧光双功能成像特性。磁共振成像可对深层组织进行成像，但灵敏度不如荧光成像。
文献介绍了一种采用钆掺杂氧化锌合成同时具有MRI和荧光成像的产物。该方法采用醋酸锌，醋酸钆与TMAH在乙醇中反应制得产物。但所得产物最高量子产率只有34%，因此改进合成方案提高量子产率将充分发挥了两种成像技术的优势，为研究和临床诊断提供更加可靠的信息，促进该类产品的生物医学应用。
发明内容
为了解决MRI成像灵敏度不足和荧光成像深层组织成像不足以及目前的钆掺杂氧化锌产物量子产率不高的问题，本发明提供了一种具有磁共振和荧光双功能成像的钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的制备方法，利用溶胶凝胶法可以直接合成出尺寸均一，分散良好的钆掺杂的氧化锌纳米颗粒。
一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒，其特征在于，所述钆掺杂的氧化锌纳米颗粒为分散均匀的纳米颗粒，直径为2-6纳米，荧光光谱测试显示该纳米颗粒激发波长为320-360纳米，发射波长为500-560纳米，且激发波长和发射波长随着钆的掺杂量增加而红移，荧光强度随着钆掺杂量增加先增强后减弱，再锌钆摩尔比位1：0.08时，荧光增强最大。
一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
将含锌化合物充分溶解于溶剂中，配成浓度为0.01-0.5mol/L的溶液，加入钆化合物，其中摩尔比Zn：Gd为1：0-1：0.2；充分溶解后，加入碱溶液，其中摩尔比（Zn+Gd）：OH-为1：2-1：6，室温反应12-48小时，离心提纯。
所述的含锌化合物为氯化锌及其水合物，硝酸锌及其水合物，硫酸锌及其水合物，乙酸锌及其水合物，甲基丙烯酸锌及其水合物中的任一种。
所述的含钆化合物为氯化钆及其水合物，硝酸钆及其水合物，硫酸钆及其水合物中的任一种。
所述的溶剂为乙醇，乙二醇，一缩二乙二醇，二缩三乙二醇，聚乙二醇400，正丁醇中的任一种。
所述的碱为氢氧化钠，氢氧化锂，氢氧化钾，氢氧化钙，氨水中的任一种。
本发明的优点在于采用生物相容性较好的廉价锌材料，通过溶胶凝胶法直接合成钆掺杂的氧化锌纳米颗粒产品，一方面，降低了最终产物的生物毒性，另一方面降低了产品成本，并使得该产物具有磁共振和荧光双功能成像的应用前景。产物合成过程绿色，不涉及高毒性有机物，也不涉及高温高压等高能手段，对合成条件要求低，操作简单易行，可进行大规模生产。
附图说明
图1为实施例1的钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的透射电镜图。
图2 为实施例5的钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的透射电镜图。
图3为实施例9的钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的透射电镜图。
图4为实施例15的钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的透射电镜图。
图5为实施例1的钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的荧光光谱图。
图6 为实施例5的钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的荧光光谱图。
图7为实施例9的钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的荧光光谱图。
图8 为实施例15的钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的荧光光谱图。
具体实施方式
实施例1：
将甲基丙烯酸锌充分溶解于乙醇中，配成浓度为0.5mol/L的溶液，加入氢氧化锂溶液，其中摩尔比Zn：OH-为1：2，室温反应24小时，离心提纯。
实施例2，实施例3，实施例4：
重复实施例1，但碱溶液分别调整为氢氧化钠，氢氧化钾，氢氧化钙。
实施例5：
将甲基丙烯酸锌充分溶解于乙醇中，配成浓度为0.5mol/L的溶液，加入钆化合物，其中摩尔比Zn：Gd为1：0.04；充分溶解后，加入氢氧化锂溶液，其中摩尔比（Zn+Gd）：OH-为1：2，室温反应24小时，离心提纯。
实施例6，实施例7，实施例8：
重复实施例5，但含锌化合物调整为醋酸锌，硫酸锌，硝酸锌
实施例9：
将甲基丙烯酸锌充分溶解于乙醇中，配成浓度为0.5mol/L的溶液，加入钆化合物，其中摩尔比Zn：Gd为1：0.08；充分溶解后，加入氢氧化锂溶液，其中摩尔比（Zn+Gd）：OH-为1：2，室温反应24小时，离心提纯。
实施例10，实施例11，实施例12，实施例13，实施例14：
重复实施例9，但反应溶剂分别调整为乙二醇，一缩二乙二醇，二缩三乙二醇，聚乙二醇400，正丁醇。
实施例15：
将甲基丙烯酸锌充分溶解于乙醇中，配成浓度为0.5mol/L的溶液，加入钆化合物，其中摩尔比Zn：Gd为1：0.12；充分溶解后，加入氢氧化锂溶液，其中摩尔比（Zn+Gd）：OH-为1：2，室温反应24小时，离心提纯。
实施例16，实施例17，实施例18，实施例19，实施例20：
重复实施例15，但调整反应时间为12小时，36小时，48小时。
Claims (6)
1.一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒，其特征在于，所述钆掺杂的氧化锌纳米颗粒为分散均匀的纳米颗粒，直径为2-6纳米，荧光光谱测试显示该纳米颗粒激发波长为320-360纳米，发射波长为500-560纳米，且激发波长和发射波长随着钆的掺杂量增加而红移，荧光强度随着钆掺杂量增加先增强后减弱，再锌钆摩尔比位1：0.08时，荧光增强最大。
2.根据权利要求1所述一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的制备方法，其特征在于，该方法的具体步骤为：
将含锌化合物充分溶解于溶剂中，配成浓度为0.01-0.5mol/L的溶液，加入钆化合物，其中摩尔比Zn：Gd为1：0-1：0.2；充分溶解后，加入碱溶液，其中摩尔比（Zn+Gd）：OH-为1：2-1：6，室温反应12-48小时，离心提纯。
3.根据权利要求2所述一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述的含锌化合物为氯化锌及其水合物，硝酸锌及其水合物，硫酸锌及其水合物，乙酸锌及其水合物，甲基丙烯酸锌及其水合物中的任一种。
4.根据权利要求2所述一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述的含钆化合物为氯化钆及其水合物，硝酸钆及其水合物，硫酸钆及其水合物中的任一种。
5.根据权利要求2所述一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的制备方法， 其特征在于，所述的溶剂为乙醇，乙二醇，一缩二乙二醇，二缩三乙二醇，聚乙二醇400，正丁醇中的任一种。
6.根据权利要求2所述一种钆掺杂的氧化锌纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述的碱为氢氧化钠，氢氧化锂，氢氧化钾，氢氧化钙，氨水中的任一种。
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