CN108192592B - 一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法和应用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法和应用方法，该核壳纳米晶细胞温度传感器为基于稀土掺杂NaYF₄的核壳纳米晶细胞温度传感器，其制备步骤为先制备稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，使其亲水化后配制成溶液，并在其中培养细胞，得到所述的核壳纳米晶细胞温度传感器。该传感器应用时，利用激光激发被标记待测细胞，测量其变温上转换荧光光谱，建立发光强度与细胞温度之间的函数关系。本发明通过巧妙设计核壳结构纳米晶将温度传感特性深入到细胞层面，大大提高细胞测温的分辨率，使其重现性好且细胞毒性低。

Description

一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法和应用方法

技术领域

本发明涉及一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法和应用方法，属于生物传感领域。

背景技术

细胞内温度的准确测量对于清晰了解复杂的生物过程是非常必要的。2012年Okabe等人发明了第一种基于荧光高分子温度计和荧光寿命成像显微术的细胞内温度测量，揭示了温度与细胞器功能之间的内在联系。光学测温作为一种非接触式温度传感方法，以其不受侵、响应快、灵敏度高等优点引起了人们的广泛关注，使其适用于电磁和热环境恶劣的环境。稀土发光中的某些离子的光谱与外界温度之间存在关系，利用稀土上转换优异的发光性能，可以将稀土上转换材料作为温度传感的探针。支持这一应用的物理理论是波尔兹曼分布，具体的为：不同能级上分布的粒子数是随着温度变化而变化的，因为稀土离子的能级较多，有的间隔比较窄，随着温度的升高，位于某个能级上的电子会驰豫到相邻的能级上。比较常见的具有温度传感特征的是Er³⁺，Er³⁺的电子分别发生²H_11/2→⁴I_15/2与⁴S_3/2→⁴I_15/2的能级跃迁时，分别对应的波长是525nm和545nm的上转换荧光，两个能级对应的发射光强度比的对数(Ln(I₅₂₅/I₅₄₅))与热力学温度的倒数(1/T)成正比，利用这个理论将掺Er³⁺的稀土上转换材料应用于非接触式、快速灵敏的测温；如果将稀土上转换纳米材料制备成尺寸细小、亲水的复合结构，可以应用于细胞温度传感。

六方相结构的NaYF₄由于具有相对较低的声子能量以及良好的化学稳定性，是目前己知的最好的上转换发光基质材料之一，六方相的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺被认为是上转换效率最高的上转换稀土材料。已有研究者用的NaYF₄：Er³⁺，Yb³⁺作为细胞内温度测量，分辨率可达到0.5K，但远远低于未来对于细胞内测温高分辨(0.01K)的迫切需求。为了进一步提高测温分辨率，本发明将NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺作为发光中心，引入NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层包裹的核壳结构，有效提高了上转换发光效率。本发明通过Nd³⁺离子的引入构建了一种基于稀土掺杂NaYF₄核壳纳米晶细胞温度传感器，具有分辨率高，重现性好，细胞毒性低等优点，可望在生物医学领域得到广泛应用。

发明内容

技术问题：本发明的目的是提供了一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法和应用方法，该方法通过Nd³⁺离子的引入构建了一种基于稀土掺杂NaYF₄核壳纳米晶细胞温度传感器，有效提高上转换发光效率，有效提高了细胞温度传感的分辨率。

技术方案：本发明提供了一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，该核壳纳米晶细胞温度传感器为基于稀土掺杂NaYF₄的核壳纳米晶细胞温度传感器，其制备方法如下：

1)制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶，之后在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层得到稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，即NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺核壳纳米晶；

2)将步骤1)中得到的稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶溶在甲苯里，搅拌后加入到溶有二巯丁二酸的二甲基亚砜溶液里，搅拌后经透析纯化、调节PH得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er^{3 +}@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶；

3)将步骤2)得到的亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶配置成不同浓度的核壳纳米晶溶液，并在其中培养细胞，得到被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd^{3 +}@DMSA标记的细胞，即所述的核壳纳米晶细胞温度传感器。

其中：

步骤1)所述的制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶采用的方法有热分解法、共沉淀法、溶胶凝胶法、水热法或者溶剂热法；所述的在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层的方法与制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶方法一致。

步骤1)所述的稀土掺杂的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺核壳纳米晶为尺寸均匀、单一分散的球型结构，核的直径为20～30nm，壳的厚度为10～15nm。

步骤2)所述的稀土掺杂的NaYF4核壳纳米晶、甲苯、二巯丁二酸与二甲基亚砜四者之间的比值为1～2mmol:1ml:1～5ml:10～20mg。

步骤2)所述的搅拌后加入到溶有二巯丁二酸的二甲基亚砜溶液里是指在搅拌频率为500～1000rpm的条件下，常温搅拌3～5h后搅拌加入到溶有二巯丁二酸的二甲基亚砜溶液里。

步骤2)所述的搅拌后经透析纯化、调节PH得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶是指在搅拌频率为500～1000rpm的条件下，磁力搅拌10～15h，之后透析纯化2～4d，调节pH至10～11，得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶。

步骤3)所述的核壳纳米晶溶液浓度为25～400μg/mL。

本发明还提供了一种核壳纳米晶细胞温度传感器的应用方法，该应用方法如下：将步骤3)得到的核壳纳米晶细胞温度传感器分散在水中，在285K～330K温度条件下，用激光器激发核壳纳米晶细胞温度传感器，记录上转换荧光光谱，建立温度传感关系。

其中：

所述的激光器为连续激光器。

所述的用激光器激发核壳纳米晶细胞温度传感器中激光的波长为780～850nm。

所述的上转换荧光光谱的范围为500～570nm，分别得到525nm和545nm两个峰值波长。

所述的建立温度传感关系是指根据记录的变温上转换荧光光谱的数据寻找Ln(I₅₂₅/I₅₄₅)与1/T的关系。

有益效果：与现有技术相比，本发明具以下优势：

1)本发明利用稀土上转换材料中Er³⁺、Yb³⁺、Nd³⁺等离子的发光光谱与外界温度之间存在关系，通过设计核壳结构纳米晶将温度传感特性深入到细胞层面，大大提高细胞测温的分辨率(低至0.01K)；

2)本发明专门设计的NaYF₄核壳结构，避免Er³⁺和Nd³⁺在一起产生的荧光猝灭，有效提高了发光效率(6～20倍)；

3)选用波长为780～850nm的激光作为温度传感的激发源，避免了细胞的过热效应；

4)本发明制备的核壳纳米晶细胞温度传感器具有分辨率高、重现性好、细胞毒性低等优点，可望在生物医学领域得到广泛应用。

附图说明

图1为本发明的核壳纳米晶细胞温度传感器的测温示意图；

图2为实施例1中所制备NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺核壳纳米晶的透射电子显微镜图片；

图3为实施例1中所制备NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺核壳纳米晶亲水修饰后的透射电子显微镜图片；

图4为实施例1中所制备NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺核壳纳米晶亲水修饰前后的红外光谱；

图5为实施例1中NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺核壳纳米晶在808nm激光的激发下上转换荧光强度Ln(I₅₂₅/I₅₄₅)与1/T之间的线性关系；

图6为实施例1中被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA标记的NIH-3T3细胞的温度传感线性关系。

具体实施方式

本发明为了避免Er³⁺和Nd³⁺在一起产生的荧光猝灭，将NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺作为发光中心，引入NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层包裹的核壳结构，分别让Er³⁺和Nd³⁺分布于核和壳中，在空间上避免了两者接触产生猝灭，并且在核和壳里都引入了Yb³⁺，作为Er³⁺和Nd³⁺之间能量传递的媒介，有效提高了上转换发光效率，Nd³⁺在这个设计里扮演重要的角色，同时引入了780～850nm激光作为激发源，避免了细胞的过热效应。

实施例1：

1、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，步骤如下：

1)采用热分解法制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶，然后用同样的办法在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层得到稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，所述的核的直径为20～30nm，壳的厚度为10～15nm；

2)将得到的核壳纳米晶2mmol通过传统方法溶在2ml甲苯里，在搅拌频率为500rpm的条件下，常温搅拌3小时，加入2ml溶30mg二巯丁二酸(DMSA)的二甲基亚砜(DMSO)溶液里，在搅拌频率为500rpm的条件下，磁力搅拌12小时；上述样品透析纯化3天，调节pH至10.5，得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶；

3)将得到的亲水相核壳纳米晶配制成400μg/mL浓度的溶液，并在其中培养NIH-3T3细胞，得到被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA标记的细胞，即所述的核壳纳米晶细胞温度传感器。

2、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法的应用方法，步骤如下：

将核壳纳米晶细胞温度传感器分散在水中，放置于比色皿里，比色皿放置于Edinburgh FLS-920荧光光谱仪里(有外加的加热装置)；在细胞处于温度285K的条件下，用808nm连续激光器激发被标记的细胞，记录上转换荧光光谱(500nm～570nm)，建立温度传感关系即Ln(I₅₂₅/I₅₄₅)与1/T的关系。

实施例2：

1、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，步骤如下：

1)采用热分解法制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶，然后用同样的办法在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层得到稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，所述的核的直径为20～30nm，壳的厚度为10～15nm；

2)将得到的核壳纳米晶4mmol通过传统方法溶在2ml甲苯里，在搅拌频率为1000rpm的条件下，常温搅拌5小时，加入2ml溶40mg二巯丁二酸(DMSA)的二甲基亚砜(DMSO)溶液里，在搅拌频率为1000rpm的条件下，磁力搅拌10小时；上述样品透析纯化2天，调节pH至10，得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶；

3)将得到的亲水相核壳纳米晶配制成25μg/mL浓度的溶液，并在其中培养NIH-3T3细胞，得到被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA标记的细胞，即所述的核壳纳米晶细胞温度传感器。

2、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法的应用方法，步骤如下：

将核壳纳米晶细胞温度传感器分散在水中，放置于比色皿里，比色皿放置于Edinburgh FLS-920荧光光谱仪里(有外加的加热装置)；在细胞处于温度330K的条件下，用780nm连续激光器激发被标记的细胞，记录上转换荧光光谱(500nm～570nm)，建立温度传感关系即Ln(I₅₂₅/I₅₄₅)与1/T的关系。

实施例3：

1、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，步骤如下：

1)采用共沉淀法制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶，然后用同样的办法在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层得到稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，所述的核的直径为20～30nm，壳的厚度为10～15nm；

2)将得到的核壳纳米晶2mmol通过传统方法溶在2ml甲苯里，在搅拌频率为700rpm的条件下，常温搅拌4小时，加入10ml溶10mg二巯丁二酸(DMSA)的二甲基亚砜(DMSO)溶液里，在搅拌频率为800rpm的条件下，磁力搅拌15小时；上述样品透析纯化4天，调节pH至11，得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶；

3)将得到的亲水相核壳纳米晶配制成50μg/mL浓度的溶液，并在其中培养NIH-3T3细胞，得到被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA标记的细胞，即所述的核壳纳米晶细胞温度传感器。

2、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法的应用方法，步骤如下：

将核壳纳米晶细胞温度传感器分散在水中，放置于比色皿里，比色皿放置于Edinburgh FLS-920荧光光谱仪里(有外加的加热装置)；在细胞处于温度300K的条件下，用800nm连续激光器激发被标记的细胞，记录上转换荧光光谱(500nm～570nm)，建立温度传感关系即Ln(I₅₂₅/I₅₄₅)与1/T的关系。

实施例4：

1、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，步骤如下：

1)采用溶胶凝胶法制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶，然后用同样的办法在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层得到稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，所述的核的直径为20～30nm，壳的厚度为10～15nm；

2)将得到的核壳纳米晶3mmol通过传统方法溶在2ml甲苯里，在搅拌频率为600rpm的条件下，常温搅拌4小时，加入8ml溶28mg二巯丁二酸(DMSA)的二甲基亚砜(DMSO)溶液里，在搅拌频率为700rpm的条件下，磁力搅拌11小时；上述样品透析纯化4天，调节pH至10.8，得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶；

3)将得到的亲水相核壳纳米晶配制成100μg/mL浓度的溶液，并在其中培养NIH-3T3细胞，得到被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA标记的细胞，即所述的核壳纳米晶细胞温度传感器。

2、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法的应用方法，步骤如下：

将核壳纳米晶细胞温度传感器分散在水中，放置于比色皿里，比色皿放置于Edinburgh FLS-920荧光光谱仪里(有外加的加热装置)；在细胞处于温度310K的条件下，用820nm连续激光器激发被标记的细胞，记录上转换荧光光谱(500nm～570nm)，建立温度传感关系即Ln(I₅₂₅/I₅₄₅)与1/T的关系。

实施例5：

1、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，步骤如下：

1)采用水热法制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶，然后用同样的办法在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层得到稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，所述的核的直径为20～30nm，壳的厚度为10～15nm；

2)将得到的核壳纳米晶4mmol通过传统方法溶在2ml甲苯里，在搅拌频率为800rpm的条件下，常温搅拌4.5小时，加入6ml溶40mg二巯丁二酸(DMSA)的二甲基亚砜(DMSO)溶液里，在搅拌频率为600rpm的条件下，磁力搅拌13小时；上述样品透析纯化2.5天，调节pH至10.5，得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶；

3)将得到的亲水相核壳纳米晶配制成200μg/mL浓度的溶液，并在其中培养NIH-3T3细胞，得到被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA标记的细胞，即所述的核壳纳米晶细胞温度传感器。

2、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法的应用方法，步骤如下：

将核壳纳米晶细胞温度传感器分散在水中，放置于比色皿里，比色皿放置于Edinburgh FLS-920荧光光谱仪里(有外加的加热装置)；在细胞处于温度320K的条件下，用840nm连续激光器激发被标记的细胞，记录上转换荧光光谱(500nm～570nm)，建立温度传感关系即Ln(I₅₂₅/I₅₄₅)与1/T的关系。

实施例6：

1、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，步骤如下：

1)采用溶剂热法制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶，然后用同样的办法在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层得到稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，所述的核的直径为20～30nm，壳的厚度为10～15nm；

2)将得到的核壳纳米晶2mmol通过传统方法溶在2ml甲苯里，在搅拌频率为900rpm的条件下，常温搅拌2.5小时，加4ml溶40mg二巯丁二酸(DMSA)的二甲基亚砜(DMSO)溶液里，在搅拌频率为600rpm的条件下，磁力搅拌14小时；上述样品透析纯化3.5天，调节pH至10.4，得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶；

3)将得到的亲水相核壳纳米晶配制成300μg/mL浓度的溶液，并在其中培养NIH-3T3细胞，得到被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA标记的细胞，即所述的核壳纳米晶细胞温度传感器。

2、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法的应用方法，步骤如下：

将核壳纳米晶细胞温度传感器分散在水中，放置于比色皿里，比色皿放置于Edinburgh FLS-920荧光光谱仪里(有外加的加热装置)；在细胞处于温度290K的条件下，用850nm连续激光器激发被标记的细胞，记录上转换荧光光谱(500nm～570nm)，建立温度传感关系即Ln(I₅₂₅/I₅₄₅)与1/T的关系。

实施例7：

1、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，步骤如下：

1)采用热分解法制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶，然后用同样的办法在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层得到稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，所述的核的直径为20～30nm，壳的厚度为10～15nm；

2)将得到的核壳纳米晶通过传统方法溶在4ml甲苯里，在搅拌频率为500rpm的条件下，常温搅拌3小时，加入2ml溶20mg二巯丁二酸(DMSA)的二甲基亚砜(DMSO)溶液里，在搅拌频率为500rpm的条件下，磁力搅拌12小时；上述样品透析纯化3天，调节pH至10.5，得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶；

3)将得到的亲水相核壳纳米晶配制成100μg/mL浓度的溶液，并在其中培养MCF-7细胞，得到被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA标记的细胞，即所述的核壳纳米晶细胞温度传感器。

2、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法的应用方法，步骤如下：

将核壳纳米晶细胞温度传感器分散在水中，放置于比色皿里，比色皿放置于Edinburgh FLS-920荧光光谱仪里(有外加的加热装置)；在细胞处于温度300K的条件下，用850nm连续激光器激发被标记的细胞，记录上转换荧光光谱(500nm～570nm)，建立温度传感关系即Ln(I₅₂₅/I₅₄₅)与1/T的关系。

实施例8：

1、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，步骤如下：

1)采用热分解法制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶，然后用同样的办法在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层得到稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，所述的核的直径为20～30nm，壳的厚度为10～15nm；

2)将得到的核壳纳米晶通过传统方法溶在2ml甲苯里，在搅拌频率为500rpm的条件下，常温搅拌3小时，加入2ml溶30mg二巯丁二酸(DMSA)的二甲基亚砜(DMSO)溶液里，在搅拌频率为500rpm的条件下，磁力搅拌12小时；上述样品透析纯化3天，调节pH至10.5，得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶；

3)将得到的亲水相核壳纳米晶配制成100μg/mL浓度的溶液，并在其中培养Hs-578T细胞，得到被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA标记的细胞，即所述的核壳纳米晶细胞温度传感器。

2、一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法的应用方法，步骤如下：

将核壳纳米晶细胞温度传感器分散在水中，放置于比色皿里，比色皿放置于Edinburgh FLS-920荧光光谱仪里(有外加的加热装置)；在细胞处于温度310K的条件下，用808nm连续激光器激发被标记的细胞，记录上转换荧光光谱(500nm～570nm)，建立温度传感关系即Ln(I₅₂₅/I₅₄₅)与1/T的关系。

Claims (4)

1.一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，其特征在于：该核壳纳米晶细胞温度传感器为基于稀土掺杂NaYF₄的核壳纳米晶细胞温度传感器，其制备方法如下：

1)制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶，之后在核纳米晶上包裹NaYF₄:

Yb³⁺,Nd³⁺壳层得到稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶，即NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺核壳纳米晶；

2)将步骤1)中得到的稀土掺杂的NaYF₄核壳纳米晶溶在甲苯里，搅拌后加入到溶有二巯丁二酸的二甲基亚砜溶液里，搅拌后经透析纯化、调节PH得到亲水相NaYF₄:

Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶；

3)将步骤2)得到的亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶配置成不同浓度的核壳纳米晶溶液，并在其中培养细胞，得到被NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:

Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA标记的细胞，即所述的核壳纳米晶细胞温度传感器；

其中：

步骤1)所述的制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶采用的方法有热分解法、共沉淀法、溶胶凝胶法、水热法或者溶剂热法；所述的在核纳米晶上包裹NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺壳层的方法与制备尺寸均匀的球型NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺核纳米晶方法一致；

步骤2)所述的稀土掺杂的NaYF4核壳纳米晶、甲苯、二巯丁二酸与二甲基亚砜四者之间的用量比例为1～2mmol:1ml:1～5ml:10～20mg；

步骤3)所述的核壳纳米晶溶液的浓度为25～400μg/mL；

步骤1)所述的稀土掺杂的NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺核壳纳米晶为尺寸均匀、单一分散的球型结构，核的直径为20～30nm，壳的厚度为10～15nm。

步骤2)所述的搅拌后加入到溶有二巯丁二酸的二甲基亚砜溶液里是指在搅拌频率为500～1000rpm的条件下，常温搅拌3～5h后搅拌加入到溶有二巯丁二酸的二甲基亚砜溶液里。

2.如权利要求1所述的一种核壳纳米晶细胞温度传感器的制备方法，其特征在于：步骤2)所述的搅拌后经透析纯化、调节PH得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶是指在搅拌频率为500～1000rpm的条件下，磁力搅拌10～15h，之后透析纯化2～4d，调节pH至10～11，得到亲水相NaYF₄:Yb³⁺,Er³⁺@NaYF₄:Yb³⁺,Nd³⁺@DMSA核壳纳米晶。

3.一种如权利要求1所述的制备方法得到的核壳纳米晶细胞温度传感器的应用方法，其特征在于：该应用方法如下：将步骤3)得到的核壳纳米晶细胞温度传感器分散在水中，在285K～330K温度条件下，用激光器激发核壳纳米晶细胞温度传感器，记录上转换荧光光谱，建立温度传感关系；

其中所述的用激光器激发核壳纳米晶细胞温度传感器中激光的波长为780～850nm。

4.如权利要求3所述的一种核壳纳米晶细胞温度传感器的应用方法，其特征在于：所述的上转换荧光光谱的范围为500～570nm。

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