CN111518560A - 上转换纳米颗粒及纳米光和系统的制备方法 - Google Patents

上转换纳米颗粒及纳米光和系统的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及上转换纳米颗粒及纳米光和系统的制备方法。该系统在近红外照射下可以产生O2，改善类风湿性关节炎的缺氧环境，温敏水凝胶可以固定蓝藻，为类风湿性关节炎的研究提供了新的方向。将稀土盐配成水溶液并加入三颈烧瓶中,加热至110℃，敞口除水15‑20min，直至稀土盐溶液变成白色固体。水蒸干后，稍冷却用移液管加入OA，加热到150℃，使盐溶液完全溶解，变橙黄色。稍冷却。然后升温至150℃后即停止加热。将上述溶液冷却，加入NaOH和NH4F，加热。然后氩气保护下冷却到室温。将制备好的上转换纳米颗粒与蓝藻共培养4h，蓝藻通过内吞作用将上转换纳米颗粒吞入体内。纳米光和系统的构建：内吞上转换纳米颗粒的蓝藻与温敏水凝胶混合，加入1M青藤碱，搅拌30min。

Description

上转换纳米颗粒及纳米光和系统的制备方法
技术领域
本发明属于纳米医学领域，涉及一种改善类风湿性关节炎纳米光和系统的制备方法，合成的纳米光和系统可以进行体内光合作用，具体为一种上转换纳米颗粒及纳米光和系统的制备方法。
背景技术
类风湿性关节炎是一种以关节病变为主的慢性全身自身免疫性疾病。主要表现为小关节滑膜所致的关节肿痛，继而软骨破坏、关节间隙变窄，晚期因严重骨质破坏、吸收导致关节僵直、畸形、功能障碍。在我国类风湿性关节炎的患病率为0.24-0.5％，女性多于男性，约2-3:1，任何年龄均可发病，以20-50岁最多。本病多为一种反复发作性疾病，致残率较高，预后不良，还没有很好的根治方法。类风湿性关节炎发生时滑膜成纤维细胞严重增生，严重的滑膜成纤维细胞增生导致关节处缺氧，缺氧信号通过调节缺氧生成因子来调节靶基因VEGF的转录，从而影响炎性细胞的浸润和血管的形成缺氧生成因子在类风湿性关节炎的形成中发挥了重要的作用。因此，改善缺氧可能会给类风湿性关节炎的治疗带来新的效果。
蓝藻是一类进化历史悠久、革兰氏染色阴性、无鞭毛、含叶绿素a，但不含叶绿体，能进行产氧性光合作用的大型单细胞原核生物。蓝藻在日光下可以产生氧气，但在蓝光照射下产氧率最高，蓝光波长较短，不能直接透过皮肤，而近红外光可以轻而易举的透过皮肤。上转换纳米颗粒(UCNs)是一种可以将近红外光转换成蓝光的材料，将蓝藻与上转换共同使用有望用到类风湿关节炎中。温敏水凝胶是一种具有温变效果的凝胶，在常温下温敏水凝胶为液态，当温度为37℃时，温敏水凝胶相变为凝胶状态，温敏水凝胶的使用可以固定蓝藻的位置，避免蓝藻产生其他影响。青藤碱是一种常用在类风湿关节炎中的药物，具有镇痛、抗炎的作用。
发明内容
本发明为克服现有技术的不足，提供一种上转换纳米颗粒及纳米光和系统的制备方法。
本发明的技术方案：上转换纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
1)将稀土盐配成水溶液(YCl3 1M，YbCl3 1M，TmCl3 0.1M)。分别取YCl3 75-750μL，YbCl3 25-250μL，TmCl3 3-30μL加入三颈烧瓶中。
2)加热至110℃，敞口除水15-20min，直至稀土盐溶液变成白色固体。
3)水蒸干后，稍冷却(约80℃以下)用移液管加入6mLOA，加热到150℃，使盐溶液完全溶解，变橙黄色。
4)稍冷却，约至130℃，加15mL ODE入三颈瓶中。然后升温至150℃后即停止加热。
5)将上述溶液冷却(60℃以下就可以，要比甲醇沸点低一些)，分别用5mL甲醇溶解0.148g NaOH与0.1g NH4F，超声使其完全溶解，合并NaOH和NH4F的甲醇溶液，一次性加入即可。加入后即可调节温度进行升温。70℃左右蒸发甲醇，直至无气泡产生。(加热套可设置80℃，溶液温度在70℃会有停留，为除甲醇过程)。
6)甲醇除完后，加热升温到110℃，除掉可能残留的水。此时要用油泵抽真空20-30min，确保除掉三颈瓶中的空气。可重复抽气-通氩气-抽气-通氩气过程。确保反应体系中是氩气氛围(抽三次后直接进行下一步，大概5min)。
7)在氩气气氛中升温到300℃(升温过程大概持续15min)维持1h(加热时间不宜过长，一般1h即可，时间太长会造成碳化。如果加热1h的样品还有立方相NaYF4，可延长加热时间为1.5h，但时间长粒子形貌可能会变成椭圆)。然后氩气保护下冷却到室温。
8)后处理：①将反应液中加入等体积(约20mL)的丙酮，轻微震荡，离心(8000rpm，10min)。②将固体沉淀分散在20mL环己烷中，超声分散，低速离心去掉反应过程中的一些盐(1500rpm，5min)，离心后取上清液。③将上面含有UCNPs的环己烷溶液加入约等体积的丙酮，震荡，离心(8000rpm，10min)。④将离心后得到的固体重新分散在环己烷中(20mL)，再重新低速离心一次，(2000rpm，5min)，取上清液为最终产品。(UCN溶解在环己烷中澄清)。
本发明的第二个技术方案是纳米光和系统的制备方法，步骤为
1)上转换纳米颗粒与蓝藻共培养：将制备好的上转换纳米颗粒与蓝藻共培养4h，蓝藻通过内吞作用将上转换纳米颗粒吞入体内。
2)纳米光和系统的构建：内吞上转换纳米颗粒的蓝藻与温敏水凝胶混合，加入1M青藤碱，搅拌30min。
本发明的优势在于：1)可以高效率的改善类风湿性关节炎关节处的缺氧情况；2)纳米光合系统具有可控的优点；3)在改善缺氧环境的同时，青藤碱可以镇痛，抑制免疫过激反应。
具体实施方式
以下对本发明作进一步的说明。
实施例1：
上转换纳米颗粒的制备过程和纳米光和系统的制备方法：
1)将稀土盐配成水溶液(YCl3 1M，YbCl3 1M，TmCl3 0.1M)。分别取YCl3 750μL，YbCl3 250μL，TmCl3 30μL加入三颈烧瓶中。
2)加热至110℃，敞口除水15-20min，直至稀土盐溶液变成白色固体。
3)水蒸干后，稍冷却(约80℃以下)用移液管加入6mLOA，加热到150℃，使盐溶液完全溶解，变橙黄色。
4)稍冷却，约至130℃，加15mL ODE入三颈瓶中。然后升温至150℃后即停止加热。
5)将上述溶液冷却(60℃以下就可以，要比甲醇沸点低一些)，分别用5mL甲醇溶解0.148g NaOH与0.1g NH4F，超声使其完全溶解，合并NaOH和NH4F的甲醇溶液，一次性加入即可。加入后即可调节温度进行升温。70℃左右蒸发甲醇，直至无气泡产生。(加热套可设置80℃，溶液温度在70℃会有停留，为除甲醇过程)。
6)甲醇除完后，加热升温到110℃，除掉可能残留的水。此时要用油泵抽真空20-30min，确保除掉三颈瓶中的空气。可重复抽气-通氩气-抽气-通氩气过程。确保反应体系中是氩气氛围(抽三次后直接进行下一步，大概5min)。
7)在氩气气氛中升温到300℃(升温过程大概持续15min)维持1h(加热时间不宜过长，一般1h即可，时间太长会造成碳化。如果加热1h的样品还有立方相NaYF4，可延长加热时间为1.5h，但时间长粒子形貌可能会变成椭圆)。然后氩气保护下冷却到室温。
8)后处理：①将反应液中加入等体积(约20mL)的丙酮，轻微震荡，离心(8000rpm，10min)。②将固体沉淀分散在20mL环己烷中，超声分散，低速离心去掉反应过程中的一些盐(1500rpm，5min)，离心后取上清液。③将上面含有UCNPs的环己烷溶液加入约等体积的丙酮，震荡，离心(8000rpm，10min)。④将离心后得到的固体重新分散在环己烷中(20mL)，再重新低速离心一次，(2000rpm，5min)，取上清液为最终产品。(UCN溶解在环己烷中澄清)。
9)上转换纳米颗粒与蓝藻共培养：将制备好的上转换纳米颗粒与蓝藻共培养4h，蓝藻通过内吞作用将上转换纳米颗粒吞入体内。
10)纳米光和系统的构建：内吞上转换纳米颗粒的蓝藻与温敏水凝胶混合，加入1M青藤碱，搅拌30min。
实施例2：
上转换纳米颗粒的制备过程和纳米光和系统的制备方法：
1)将稀土盐配成水溶液(YCl3 1M，YbCl3 1M，TmCl3 0.1M)。分别取YCl3 75μL，YbCl325μL，TmCl3 3μL加入三颈烧瓶中。
2)加热至110℃，敞口除水15-20min，直至稀土盐溶液变成白色固体。
3)水蒸干后，稍冷却(约80℃以下)用移液管加入6mLOA，加热到150℃，使盐溶液完全溶解，变橙黄色。
4)稍冷却，约至130℃，加15mL ODE入三颈瓶中。然后升温至150℃后即停止加热。
5)将上述溶液冷却(60℃以下就可以，要比甲醇沸点低一些)，分别用5mL甲醇溶解0.148g NaOH与0.1g NH4F，超声使其完全溶解，合并NaOH和NH4F的甲醇溶液，一次性加入即可。加入后即可调节温度进行升温。70℃左右蒸发甲醇，直至无气泡产生。(加热套可设置80℃，溶液温度在70℃会有停留，为除甲醇过程)。
6)甲醇除完后，加热升温到110℃，除掉可能残留的水。此时要用油泵抽真空20-30min，确保除掉三颈瓶中的空气。可重复抽气-通氩气-抽气-通氩气过程。确保反应体系中是氩气氛围(抽三次后直接进行下一步，大概5min)。
7)在氩气气氛中升温到300℃(升温过程大概持续15min)维持1h(加热时间不宜过长，一般1h即可，时间太长会造成碳化。如果加热1h的样品还有立方相NaYF4，可延长加热时间为1.5h，但时间长粒子形貌可能会变成椭圆)。然后氩气保护下冷却到室温。
8)后处理：①将反应液中加入等体积(约20mL)的丙酮，轻微震荡，离心(8000rpm，10min)。②将固体沉淀分散在20mL环己烷中，超声分散，低速离心去掉反应过程中的一些盐(1500rpm，5min)，离心后取上清液。③将上面含有UCNPs的环己烷溶液加入约等体积的丙酮，震荡，离心(8000rpm，10min)。④将离心后得到的固体重新分散在环己烷中(20mL)，再重新低速离心一次，(2000rpm，5min)，取上清液为最终产品。(UCN溶解在环己烷中澄清)。
9)上转换纳米颗粒与蓝藻共培养：将制备好的上转换纳米颗粒与蓝藻共培养8h，蓝藻通过内吞作用将上转换纳米颗粒吞入体内。
10)纳米光和系统的构建：内吞上转换纳米颗粒的蓝藻与温敏水凝胶混合，加入1M青藤碱，搅拌30min。
实施例3：
上转换纳米颗粒的制备过程和纳米光和系统的制备方法：
1)将稀土盐配成水溶液(YCl3 1M，YbCl3 1M，TmCl3 0.1M)。分别取YCl3 500μL，YbCl3 250μL，TmCl3 30μL加入三颈烧瓶中。
2)加热至110℃，敞口除水15-20min，直至稀土盐溶液变成白色固体。
3)水蒸干后，稍冷却(约80℃以下)用移液管加入6mLOA，加热到150℃，使盐溶液完全溶解，变橙黄色。
4)稍冷却，约至130℃，加15mL ODE入三颈瓶中。然后升温至150℃后即停止加热。
5)将上述溶液冷却(60℃以下就可以，要比甲醇沸点低一些)，分别用5mL甲醇溶解0.148g NaOH与0.1g NH4F，超声使其完全溶解，合并NaOH和NH4F的甲醇溶液，一次性加入即可。加入后即可调节温度进行升温。70℃左右蒸发甲醇，直至无气泡产生。(加热套可设置80℃，溶液温度在70℃会有停留，为除甲醇过程)。
6)甲醇除完后，加热升温到110℃，除掉可能残留的水。此时要用油泵抽真空20-30min，确保除掉三颈瓶中的空气。可重复抽气-通氩气-抽气-通氩气过程。确保反应体系中是氩气氛围(抽三次后直接进行下一步，大概5min)。
7)在氩气气氛中升温到200℃(升温过程大概持续15min)维持1h(加热时间不宜过长，一般1h即可，时间太长会造成碳化。如果加热1h的样品还有立方相NaYF4，可延长加热时间为1.5h，但时间长粒子形貌可能会变成椭圆)。然后氩气保护下冷却到室温。
8)后处理：①将反应液中加入等体积(约20mL)的丙酮，轻微震荡，离心(8000rpm，10min)。②将固体沉淀分散在20mL环己烷中，超声分散，低速离心去掉反应过程中的一些盐(1500rpm，5min)，离心后取上清液。③将上面含有UCNPs的环己烷溶液加入约等体积的丙酮，震荡，离心(8000rpm，10min)。④将离心后得到的固体重新分散在环己烷中(20mL)，再重新低速离心一次，(2000rpm，5min)，取上清液为最终产品。(UCN溶解在环己烷中澄清)。
9)上转换纳米颗粒与蓝藻共培养：将制备好的上转换纳米颗粒与蓝藻共培养4h，蓝藻通过内吞作用将上转换纳米颗粒吞入体内。
10)纳米光和系统的构建：内吞上转换纳米颗粒的蓝藻与温敏水凝胶混合，加入1M青藤碱，搅拌30min。

Claims (4)

1.上转换纳米颗粒的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将稀土盐配成水溶液(YCl3 1M，YbCl3 1M，TmCl3 0.1M)，分别取YCl375-750μL，YbCl325-250μL，TmCl3 3-30μL；
2)加热至110℃，敞口除水15-20min，直至稀土盐溶液变成白色固体；
3)水蒸干后，稍冷却加入6mLOA，加热到150℃，使盐溶液完全溶解，变橙黄色；
4)稍冷却，约至130℃，加15mL ODE，然后升温至150℃后即停止加热；
5)将上述溶液冷却，分别用5mL甲醇溶解0.148g NaOH与0.1g NH4F，超声使其完全溶解，合并NaOH和NH4F的甲醇溶液；
加入后即可调节温度进行升温蒸发甲醇，直至无气泡产生；
6)甲醇除完后，加热升温到110℃，除掉可能残留的水；
真空20-30min，确保除掉空气；
7)在氩气气氛中升温到300℃维持1h，然后氩气保护下冷却到室温。
8)后处理：①将反应液中加入等体积的丙酮，轻微震荡，离心；②将固体沉淀分散在20mL环己烷中，超声分散，低速离心去掉反应过程中的盐，离心后取上清液；③将上面含有UCNPs的环己烷溶液加入约等体积的丙酮，震荡，离心(8000rpm，10min)；④将离心后得到的固体重新分散在环己烷中(20mL)，再重新低速离心一次，(2000rpm，5min)，取上清液为最终产品。
2.根据权利要求1所述的上转换纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤5)合并NaOH和NH4F的甲醇溶液，一次性加入。
3.根据权利要求1所述的上转换纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述步骤6)可重复抽气-通氩气-抽气-通氩气过程，确保反应体系中是氩气氛围。
4.一种纳米光和系统的制备方法，采用权利要求1制备的上转换纳米颗粒，其特征在于，步骤如下：1)上转换纳米颗粒与蓝藻共培养：将制备好的上转换纳米颗粒与蓝藻共培养4h，蓝藻通过内吞作用将上转换纳米颗粒吞入体内；2)纳米光和系统的构建：内吞上转换纳米颗粒的蓝藻与温敏水凝胶混合，加入1M青藤碱，搅拌30min。
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