本發(fā)明涉及一種稀土有機框架材料及其制備方法，尤其是用于生物組織和細胞內(nèi)部熒光溫度傳感成像的微納尺度的稀土有機框架材料及其制備方法。

背景技術(shù)：
溫度是一個常見并且非常重要的物理參數(shù)，溫度的探測對許多科學和技術(shù)領(lǐng)域都有非凡的意義。特別是在生物醫(yī)學領(lǐng)域，人體組織或細胞內(nèi)的溫度檢測和控制對于疾病的預(yù)防和治療都至關(guān)重要，例如在利用高強聚焦超聲(HIFU,highintensityfocusedultrasound)來切除腫瘤的時候，局部溫度的檢測和控制就非常重要，溫度太低則無法達到理想的治療效果，而太高則會引起組織碳化并可能損傷周圍的組織。目前在實施高強聚焦超聲時主要使用的溫度成像技術(shù)是磁共振成像(MRI,MagneticResonanceImaging)技術(shù)。但運用MRI技術(shù)在對生物組織進行溫度成像時，會由于組織的運動而造成運動偽影，對溫度成像的準確性產(chǎn)生影響。并且其設(shè)備笨重且昂貴，所以一種能夠代替MRI技術(shù)在生物組織內(nèi)進行溫度成像的技術(shù)的研發(fā)迫在眉睫。熒光溫度探測和成像作為一種新型的溫度探測手段，相對于傳統(tǒng)的溫度計，擁有非接觸測量，高靈敏度，抗電磁干擾，空間分辨率高等優(yōu)勢。并且如果作為熒光溫度探測和成像的材料生物相容性好，尺寸小，那么就可以用這些材料實現(xiàn)組織內(nèi)甚至細胞內(nèi)的溫度探測和成像。利用熒光溫度探測和成像，可以克服MRI溫度成像的缺陷，有望替代MRI作為新型的用于生物體內(nèi)的溫度成像技術(shù)。稀土有機框架材料是由稀土離子和有機配體通過配位作用自組裝形成的一種新型材料，其具有豐富的發(fā)光特性，發(fā)光穩(wěn)定，測溫靈敏度高，空間分辨率高，是一種非常有潛力的熒光溫度探測材料。具有合適三重態(tài)能級的有機配體，能夠有效地向稀土離子傳能，從而得到具有強特征熒光發(fā)射和高靈敏度的稀土有機框架材料。另外，在雙稀土有機框架材料中，兩種稀土元素(例如鋱和銪)之間的能量傳遞是對溫度敏感的，從而兩種稀土離子的熒光強度會隨溫度的變化呈現(xiàn)出不同的變化趨勢。相對于單稀土有機框架材料，由于兩種稀土離子的熒光強度隨溫度呈現(xiàn)出不同的趨勢，通過兩個熒光強度的比值來測量溫度，可以消除探測物濃度、激發(fā)強度等外部因素帶來的誤差，從而實現(xiàn)高靈敏度的自校準熒光溫度探測。由于兩種稀土離子的發(fā)光變化的不同趨勢，雙稀土有機框架材料的熒光的顏色會隨著溫度的變化而呈現(xiàn)變化，從而用雙稀土有機框架材料可以實現(xiàn)實時的溫度成像。由于上述優(yōu)勢，雙稀土有機框架材料是一種非常有潛力的溫度探測和成像材料，并有望用于生物體內(nèi)的溫度成像。但是生物領(lǐng)域和其他高科技領(lǐng)域?qū)囟葴y量的精確性要求是非常高的，目前由于雙稀土有機框架材料的在生理溫度范圍內(nèi)的測溫靈敏度仍不夠高，其隨溫度的顏色變化仍不夠明顯，仍然無法達到實際應(yīng)用的要求，從而使其實際測溫和成像的應(yīng)用受到了局限。并且，小尺寸的稀土有機框架材料難以制得，更加限制了其在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用。所以目前，提高雙稀土有機框架材料的測溫靈敏度，使其顏色變化足夠明顯，同時減小其尺寸，才可以使其得到實際應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種測溫靈敏度高、顏色變化顯著的能夠用于生物組織和細胞內(nèi)部熒光溫度傳感成像的微納尺度的稀土有機框架材料及其制備方法。本發(fā)明的用于生物組織和細胞內(nèi)部熒光溫度傳感成像的稀土有機框架材料，具有長程有序的晶體結(jié)構(gòu)以及規(guī)則的孔道，其分子式為[LnLx(G)(H2O)]·(G)n，其中Ln為稀土Eu和Tb；L為2，4，6-三(4-羧基苯基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(3-羧基苯基)-1，3，5-三嗪、2，4，6-三(2-羧基苯基)-1，3，5-三嗪或者2，4，6-三(3，5-二羧基苯基)-1，3，5-三嗪中任一種的陰離子，且Lx為負三價；G表示與稀土離子配位或在晶體孔道內(nèi)的溶劑分子，為N，N-二甲基甲酰胺(DMF)、N，N-二甲基乙酰胺(DMA)或者N，N-二乙基甲酰胺(DEF)；x＝1～3；n＝1～4。本發(fā)明的用于生物組織和細胞內(nèi)部熒光溫度傳感成像的稀土有機框架材料的制備方法，采用的是溶劑熱方法，包括以下步驟：將稀土銪鹽和稀土鋱鹽按摩爾比銪:鋱＝1:99～1:1混合，再與同時含有苯羧酸基團和三嗪基團的有機配體以及表面活性劑一起溶于有機溶劑中，其中兩種稀土鹽的摩爾總量、同時含有苯羧酸基團和三嗪基團的有機配體以及表面活性劑的摩爾比為2:1:12，然后加入去離子水和甲醇，去離子水、甲醇和有機溶劑的體積比為1:4:20，得到混合溶液，將混合溶液放入密閉的玻璃瓶中，在40℃-140℃攪拌反應(yīng)20-120分鐘，離心、洗滌，得到用于生物組織和細胞內(nèi)部熒光溫度傳感成像的稀土有機框架材料。本發(fā)明中，所說的稀土銪鹽為硝酸銪、氯化銪或乙酸銪；所說的稀土鋱鹽為硝酸鋱、氯化鋱或乙酸鋱。本發(fā)明中，所說的同時含有苯羧酸基團和三嗪基團的有機配體是結(jié)構(gòu)式為(a)的2，4，6-三(4-羧基苯基)-1，3，5-三嗪、結(jié)構(gòu)式為(b)的2，4，6-三(3-羧基苯基)-1，3，5-三嗪、結(jié)構(gòu)式為(c)的2，4，6-三(2-羧基苯基)-1，3，5-三嗪或者結(jié)構(gòu)式為(d)的2，4，6-三(3，5-二羧基苯基)-1，3，5-三嗪；本發(fā)明中，所說的表面活性劑可以為十六烷基三甲基溴化銨、月桂酰胺丙基二甲胺乙內(nèi)酯或者月桂醇醚磷酸酯鉀。本發(fā)明的雙稀土有機框架材料測溫靈敏度高，能夠在20-80℃溫度范圍內(nèi)實現(xiàn)較為明顯的顏色變化，當溫度從20℃升高到80℃時，其發(fā)光顏色從綠色變到了紅色，用肉眼或者CCD相機就可以識別，并且其尺寸在微納尺度，能夠滿足生物醫(yī)學方面應(yīng)用的要求，從而使其具有非常高的實用價值。其高測溫靈敏度的原因在于選擇的有機配體的三重態(tài)能級高度為22857.1cm-1，與稀土離子鋱的發(fā)射能級5D4(20500cm-1)非常接近，從而使它們之間的能量傳遞對溫度非常的敏感。銪離子的摻入更進一步的增加了該雙稀土有機框架材料的測溫靈敏度，并且由于兩種稀土離子的摻入，能夠?qū)崿F(xiàn)自校準的溫度探測，使得這樣的溫度探測更加的精確可信。并且該雙稀土有機框架材料生物相容性好，尺寸在微納尺度，能夠被應(yīng)用在組織或細胞內(nèi)部進行溫度探測和成像。相對于MRI溫度成像技術(shù)，運用雙稀土有機框架材料進行熒光溫度成像，能夠有效的消除由于組織運動而引起的運動偽影，并且方法簡單，設(shè)備相對更便宜，有望能夠替代MRI溫度成像技術(shù)在生物體內(nèi)進行溫度的探測和成像，從而使其能夠輔助進行某些疾病治療，例如輔助HIFU進行腫瘤切除，達到實際應(yīng)用的目的。本發(fā)明具體的有益效果在于：1、本發(fā)明的雙稀土有機框架材料在20-80℃范圍內(nèi)具有高的測溫靈敏度，其隨溫度的顏色變化非常顯著，具有非常高的實用價值。2、本發(fā)明的稀土有機框架材料的尺寸在微納尺度的級別。相對于以往的稀土有機框架材料，其小尺寸的優(yōu)勢使其能夠進入組織或細胞內(nèi)部進行熒光溫度傳感和成像，保證了其能夠被用在生物醫(yī)學領(lǐng)域。3、生物毒性是評價一種材料能否被應(yīng)用于生物醫(yī)學領(lǐng)域的重要標準，本發(fā)明的稀土有機框架材料生物毒性低。和細胞共同培養(yǎng)時，即使稀土有機框架材料的濃度較高，細胞的存活率依然較高，證明其對生物細胞的損傷非常小，能夠被應(yīng)用于生物領(lǐng)域。4、本發(fā)明的稀土有機框架材料可以在水中保持長時間的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。在水中浸泡八小時之后，其粉末X射線衍射圖譜依然可以與沒有浸泡之前的很好的對應(yīng)，證明其具有較好的水穩(wěn)性，保證了其在生物醫(yī)學領(lǐng)域的應(yīng)用。5、本發(fā)明的稀土有機框架材料熱穩(wěn)定性好，循環(huán)穩(wěn)定性好，多次熱循環(huán)之后仍然可以保持準確的測溫性能，證明其可以被用于溫度探測和成像并且可信度較高，還可以重復(fù)利用。6、與無機稀土化合物、配合物或有機分子相比，本發(fā)明稀土有機框架材料是一種具有有序微孔的晶態(tài)材料，具有長程有序的晶體結(jié)構(gòu)和規(guī)則的孔道，能夠通過框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計和孔道尺寸的調(diào)節(jié)獲得較大的離子間距，從而可以抑制稀土離子的熒光猝滅，發(fā)出的光強度高，辨識度高，壽命長，量子效率高，非常適合作為溫度探測和成像材料。7、與MRI溫度成像技術(shù)相比，使用本發(fā)明的稀土有機框架材料進行溫度成像，不會因為組織的運動而產(chǎn)生運動偽影，使得到的溫度數(shù)據(jù)更加準確可信，并且方法簡單，設(shè)備相對更便宜，有望能夠替代MRI溫度成像技術(shù)在生物組織內(nèi)進行溫度的探測和成像，從而使其能夠輔助進行某些疾病治療，例如輔助HIFU進行腫瘤切除，達到實際應(yīng)用的目的。附圖說明圖1是本發(fā)明的稀土有機框架材料的透射電鏡圖。圖2是本發(fā)明的稀土有機框架材料不同溫度時在細胞環(huán)境內(nèi)的熒光照片，其中a是稀土有機框架材料在20度時在細胞環(huán)境內(nèi)的熒光照片，b是稀土有機框架材料在40度時在細胞環(huán)境內(nèi)的熒光照片。圖3是與100μg/mL本發(fā)明的稀土有機框架材料共同培養(yǎng)6小時后的PC12細胞的共聚焦照片。具體實施方式實施例1：利用硝酸銪和硝酸鋱與2，4，6-三(4-羧基苯基)-1，3，5-三嗪，通過溶劑熱方法合成微納尺度的稀土有機框架材料，其具體的合成路線如下：將0.0615mmol的硝酸銪和0.0885mmol的硝酸鋱(摩爾比Eu3+:Tb3+＝41:59)，0.075mmol的2，4，6-三(4-羧基苯基)-1，3，5-三嗪以及0.9mmol的十六烷基三甲基溴化銨溶于36mL的N，N-二甲基乙酰胺(DMA)中，另取7.2mL的甲醇和1.8mL的去離子水加入其中，配成混合溶液，然后將混合溶液放入密閉的玻璃瓶中，在105℃劇烈攪拌下反應(yīng)45分鐘，經(jīng)過離心、洗滌，得到微納尺度的稀土有機框架材料[Eu0.41Tb0.59L(DMA)(H2O)]·(DMA)3(圖1)，尺寸在1000nm左右，產(chǎn)率為47.1％。通過單晶X射線衍射分析可得，[Eu0.41Tb0.59L(DMA)(H2O)]·(DMA)3具有長程有序的晶體結(jié)構(gòu)和規(guī)則的一維孔道，孔道尺寸為在紫外光激發(fā)下，其同時具有稀土銪和鋱離子的特征發(fā)光峰，它們的最強發(fā)光峰分別位于613nm和544nm，它們的強度都會隨著溫度的改變而變...