本發(fā)明屬于近紅外熒光納米材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種一步法水相制備近紅外二區(qū)熒光功能合金納米點(diǎn)、制備方法及其在生物熒光成像方面的應(yīng)用。

技術(shù)背景

近紅外二區(qū)熒光納米材料是指發(fā)射區(qū)域介于1000至1400nm之間的一種新型熒光材料。與其他波段熒光材料相比，近紅外二區(qū)熒光材料的熒光具有更高的組織穿透力、更低的組織內(nèi)光子吸收與散射和可忽略不計(jì)的機(jī)體自發(fā)熒光，因此在無(wú)創(chuàng)活體原位熒光成像領(lǐng)域具有更好的應(yīng)用前景。目前已報(bào)到的近紅外二區(qū)熒光材料主要為ag2se(j.am.chem.soc.,2011,134,79-82.)、pbs(chem.commun.,2013,49,7584-7586)、pbse(acsnano,2011,5,1958-1966)、cdhgte(chem.mater.,2008,20,6764-6769)等。這些納米材料大多是基于pb、cd、hg、se和te等含有急性或者慢性的毒性材料，且合成操作過(guò)程相對(duì)繁瑣，反應(yīng)條件嚴(yán)苛，大大限制了其在生物領(lǐng)域的應(yīng)用。

熒光合金納米點(diǎn)是一種新型的熒光納米材料，當(dāng)在單一組分的金屬納米點(diǎn)中摻雜其他金屬，形成新的金屬合金納米點(diǎn)時(shí)，合金納米點(diǎn)不僅保持了原有金屬納米點(diǎn)的熒光性質(zhì)、水溶性和生物相容性等優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)另一種金屬的摻雜，還可以調(diào)節(jié)主體金屬納米點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)，并引入新的功能。合金納米點(diǎn)的熒光可以依據(jù)合金納米點(diǎn)內(nèi)摻雜金屬的含量，在近紅外一區(qū)至近紅外二區(qū)內(nèi)可控調(diào)節(jié)。但目前已報(bào)道具有近紅外二區(qū)熒光功能的合金納米點(diǎn)(j.am.chem.soc.,2013,135,5266-5269；adv.funct.mater.,2014,24,6532-6539)其較低的熒光效率，和較差的穩(wěn)定性限制了在生物成像方面的應(yīng)該用。因其，急需找到一種簡(jiǎn)單有效的方法合成穩(wěn)定性好、熒光量子效率高、生物毒性低的水相近紅外二區(qū)熒光性質(zhì)的合金納米點(diǎn)，使其應(yīng)用于生物熒光成像。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種簡(jiǎn)單有效的一步法制備熒光效率高、生物毒性低、可用于生物熒光成像的近紅外二區(qū)熒光功能合金納米點(diǎn)。其是在水溶性多官能團(tuán)大分子作為穩(wěn)定劑的水溶液中，加入一定濃度的兩種金屬離子，混合均勻后，向溶液中加入還原劑，在加熱條件下反應(yīng)一段時(shí)間，一步制備出近紅外二區(qū)熒光功能合金納米點(diǎn)；然后用異丙醇沉淀、離心、分散多次，最終分散在水溶液中，得到熒光合金納米點(diǎn)。此種近紅外二區(qū)熒光功能合金納米點(diǎn)可以實(shí)現(xiàn)生物熒光成像等生物影像學(xué)方面的應(yīng)用。

本發(fā)明所述的用于生物熒光成像的近紅外二區(qū)熒光功能合金納米點(diǎn)的制備方法，其步驟如下：

(1)在濃度為1×10^-4～0.5mmol/l(優(yōu)選為1×10^-4～0.1mmol/l)的水溶性多官能團(tuán)大分子(可以是牛血清白蛋白、聚丙烯酸、聚乙烯亞胺、聚乙二醇、聚丙烯胺鹽酸鹽等)做為穩(wěn)定劑的水溶液中，加入濃度為0.01～50mmol/l(優(yōu)選為0.01～10mmol/l，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1～10mmol/l)的au³⁺(可以是haucl4等的水溶液)或ag⁺離子溶液(可以是agno3、ch3cooag、agf、ag2so4、agclo4等的水溶液)，ag⁺或au³⁺與穩(wěn)定劑水溶性多官能團(tuán)大分子的摩爾比為1～100：1(優(yōu)選為50～100：1)；

(2)向步驟(1)得到的溶液中加入濃度為0.01～50mmol/l(優(yōu)選為0.01～10mmol/l，進(jìn)一步優(yōu)選為0.1～10mmol/l)的過(guò)渡金屬鹽的水溶液(可以是cucl2、cuso4、co(no3)2、nicl2、mncl2等的水溶液)，過(guò)渡金屬離子與ag⁺或au³⁺的摩爾比為0.01～1：1(優(yōu)選為0.01～0.1：1)；

(3)向步驟(2)得到的溶液中加入還原劑(可以是硼氫化鈉、水合肼、檸檬酸鈉、抗壞血酸等)，還原劑與ag⁺或au³⁺的摩爾比為1～100：1(優(yōu)選為1～20：1)，然后在60～100℃下攪拌30min～480min(優(yōu)選為30min～360min，進(jìn)一步優(yōu)選為60min～300min)，反應(yīng)結(jié)束后離心，向清液中加入異丙醇(其體積為溶液體積的2～10倍)作為沉淀劑，以離心的方式收集沉淀，并將沉淀分散在水中；重復(fù)以離心的方式收集沉淀，并將沉淀分散在水中的操作步驟3～5次；最后再以離心的方式收集沉淀，得到的固體產(chǎn)物即為本發(fā)明所述的近紅外二區(qū)熒光功能合金納米點(diǎn)。

本發(fā)明所述制備的近紅外二區(qū)熒光功能合金納米點(diǎn)粒徑均勻，尺寸小于4nm(圖1)，具有良好的近紅外二區(qū)熒光發(fā)射(圖2)。通過(guò)控制兩種金屬離子(ag⁺或au³⁺與過(guò)渡金屬離子)在合金納米點(diǎn)中的含量，可以得到發(fā)射峰位從近紅外一區(qū)至近紅外二區(qū)(810nm到1130nm)熒光可調(diào)的合金納米點(diǎn)(圖3)。制備過(guò)程使用水溶性多官能團(tuán)大分子作為穩(wěn)定劑，因此環(huán)境污染小，產(chǎn)物純度高，表現(xiàn)出良好的光學(xué)性質(zhì)和水溶性。另外，此種近紅外熒光材料制備方法簡(jiǎn)單，條件溫和，容易操作，重復(fù)性好，適合大量生產(chǎn)，并可成功應(yīng)用于大鼠的活體近紅外熒光成像(圖4)

附圖說(shuō)明

圖1：實(shí)施例1所制備近紅外二區(qū)熒光ag/cu合金納米點(diǎn)透射圖，合金納米點(diǎn)平均粒徑尺寸為3nm左右，圖1中插圖為合金納米點(diǎn)的高分辨透射電鏡照片，顯示合金納米點(diǎn)的晶格間距為

圖2：實(shí)施例2所制備近紅外二區(qū)熒光au/co合金納米點(diǎn)熒光光譜，光譜表明合金納米點(diǎn)的激發(fā)峰位為562nm，發(fā)射峰位為近紅外二區(qū)的1080nm；

圖3：實(shí)施例3所制備近紅外二區(qū)熒光au/cu合金納米點(diǎn)熒光光譜，其光譜表明隨著增加合金納米點(diǎn)中cu元素的含量(0％～50％)，合金納米點(diǎn)的熒光發(fā)射峰位會(huì)從近紅外一區(qū)的811nm移動(dòng)至近紅外二區(qū)的1130nm；

圖4：實(shí)施例3所制備近紅外二區(qū)熒光au/cu合金納米點(diǎn)靜脈注射入大鼠后，大鼠的近紅外二區(qū)熒光成像照片，可以看出合金納米點(diǎn)能夠很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)大鼠的熒光成像，顯著降低了大鼠自發(fā)熒光的干擾，并能呈現(xiàn)大鼠的細(xì)微結(jié)構(gòu)，可以輕易區(qū)分大鼠的臟器、血管等組織器官。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例1

在10ml濃度為0.025mmol/l的牛血清蛋白(bsa)的水溶液中，依次加0.5ml濃度為50mmol/l的agno3溶液，0.01ml濃度為25mmol/l的cuso4溶液，0.0735g檸檬酸鈉，在70℃下加熱5h后，將反應(yīng)后的溶液離心，向清液中加入50ml異丙醇作為沉淀劑，以離心的方式收集沉淀，并將沉淀分散在5ml水中；重復(fù)以離心的方式收集沉淀，并將沉淀分散在5ml水中的操作步驟3次，最后再以離心的方式收集沉淀，所得棕褐色沉淀即為ag/cu合金納米點(diǎn)，透射電鏡下，合金納米點(diǎn)尺寸為3nm左右，粒徑均勻，分散性好(圖1)。

實(shí)施例2

稱(chēng)取0.15g聚乙二醇作為穩(wěn)定劑溶解在5ml水中，向溶液中分別加入0.25ml濃度為40mmol/l的haucl4溶液，0.25ml濃度為20mmol/l的cocl2溶液，0.038g硼氫化鈉，在80℃下加熱4h后，將反應(yīng)后的溶液離心，向清液中加入50ml異丙醇作為沉淀劑，以離心的方式收集沉淀，并將沉淀分散在5ml水中，重復(fù)以離心的方式收集沉淀，并將沉淀分散在5ml水中的操作步驟3次，最后再以離心的方式收集沉淀，所得深黃色沉淀即為au/co合金納米點(diǎn)。所制得的au/co合金納米點(diǎn)具有良好的近紅外二區(qū)熒光性質(zhì)，激發(fā)峰為562nm，熒光發(fā)射峰為1080nm(圖2)。

實(shí)施例3

不同熒光發(fā)射的au/cu合金納米點(diǎn)的制備。稱(chēng)取0.3g聚乙烯亞胺溶解于10ml水中。向溶液中加入1ml濃度為50mmol/l的haucl4溶液，或總體積為1ml、濃度為50mmol/l的haucl4和cucl2溶液，使兩者摩爾比分別9.5：0.5、9：1、8：2、7：3、6：4、5：5。再向溶液中加入0.3ml水合肼作為還原劑，100℃下反應(yīng)4h后，將反應(yīng)后的溶液離心，向清液中加入50ml異丙醇作為沉淀劑，以離心的方式收集沉淀，并將沉淀分散在5ml水中，重復(fù)以離心的方式收集沉淀，并將沉淀分散在5ml水中的操作步驟3次，最后再以離心的方式收集沉淀，即可得到熒光可調(diào)的au/cu合金納米點(diǎn)。隨著納米點(diǎn)中銅含量的增加，其熒光峰位會(huì)從近紅外一區(qū)811nm紅移至近紅外二區(qū)1130nm(圖3)。將這種近紅外二區(qū)熒光au/cu合金納米點(diǎn)注射入大鼠體內(nèi)后，能夠很好地實(shí)現(xiàn)對(duì)大鼠的活體近紅外熒光成像(圖4)。