上转换纳米棒的制备方法及其应用
阅读说明：本技术 上转换纳米棒的制备方法及其应用 (Preparation method and application of up-conversion nanorod ) 是由 郑斌 郭明明 明东 刘爽 甘霖 于 2020-05-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开上转换纳米棒的制备方法及其应用,具体步骤如下：1)利用水热法合成上转换纳米棒；2)分别配制氯化镱,氯化钇和氯化铥的水溶液；3)量取8mL氢氧化钠溶液,加入250mL的圆底烧瓶中,边搅拌边加入25mL无水乙醇和等体积的油酸,搅拌10min后混合溶液由浑浊变澄清；4)逐滴加入含有20mmol稀土元素的氯化盐溶液搅拌；5)量取5mL氟化按溶液,逐滴缓慢加入到圆底烧瓶中,继续搅拌30min后,溶液呈均匀液体；6)将制备好的混合溶液转移到两个50mL的水热釜中,放入180℃烘箱中进行反应；冷却至室温；离心处理,先后利用乙醇和纯水反复清洗若干次,除去溶剂,得到纯净的上转换晶体材料。(The invention discloses a preparation method and application of an up-conversion nanorod, which comprises the following specific steps: 1) synthesizing an upconversion nanorod by using a hydrothermal method; 2) respectively preparing aqueous solutions of ytterbium chloride, yttrium chloride and thulium chloride; 3) measuring 8mL of sodium hydroxide solution, adding the sodium hydroxide solution into a 250mL round-bottom flask, adding 25mL of absolute ethyl alcohol and oleic acid with the same volume while stirring, stirring for 10min, and clarifying the mixed solution from turbid; 4) dropwise adding a chloride solution containing 20mmol of rare earth elements and stirring; 5) measuring 5mL of fluorinated solvent, dropwise and slowly adding the fluorinated solvent into a round-bottom flask, and continuously stirring for 30min to obtain a uniform liquid; 6) transferring the prepared mixed solution into two 50mL hydrothermal kettles, and putting the kettles into a 180 ℃ drying oven for reaction; cooling to room temperature; centrifuging, repeatedly washing with ethanol and pure water for several times, and removing solvent to obtain pure upconversion crystal material.)
技术领域
本发明属于生物医学材料领域，具体涉及一种上转换纳米棒的制备方法及其应用。
背景技术
叶绿体是一种存在于高等植物中的细胞器，高等植物可以进行光合作用主要依赖于叶绿 体的存在。叶绿体中因为存在叶绿素所以会进行光合作用，叶绿素在450nm的波长下光合作 用达到最大，即叶绿体在蓝光照射下产氧量最高。因此，我们寻找一种可以发出蓝光的材料 增大叶绿体的产氧量。
上转换纳米棒(UCNs)在受到高能量的光激发之后可以发出低能量的光，与传统典型的 发光过程(只涉及一个基态和一个激发态)不同，上转换过程需要许多中间态来累积低频的 激发光子的能量。其中主要有三种发光机制：激发态吸收、能量转换过程、光子雪崩。这些 过程均是通过掺杂在晶体颗粒中的激活离子能级连续吸收一个或多个光子来实现的，而那些 具有f电子和d电子的激活离子因具有大量的亚稳能级而被用来上转换发光。然而高效率的 上转换过程，只能靠掺杂三价稀土离子实现，因其有较长的亚稳能级寿命。本发明制备了可 发出蓝光的上转换纳米棒，利用其发出的蓝光使叶绿体的产氧量达到最大。
相变凝胶是指在室温下处于液体，待温度上升到37℃时，就会发生相变反应，变成凝胶。
由于植物只吸收日光中的蓝紫光进行光合作用，且只在蓝光存在下光合作用率达到最大， 因此，本发明制备了上转换纳米棒，此纳米棒在近红外980nm照射下可发出450nm左右的蓝 光。将新鲜提取的叶绿体与上转换纳米棒混合，在近红外980nm照射下上转换纳米棒可以将 红光转换成蓝光，提供给叶绿体进行光合作用。与在日光照射下相比，加入上转换纳米棒的 叶绿体产氧量明显增加。
肿瘤处高度缺氧，导致药物治疗效果很差。本发明利用叶绿体的光合作用可产生氧气改 善肿瘤处的缺氧情况，激活免疫系统。相变凝胶可帮助固定上转换纳米棒和叶绿体。由于叶 绿体在蓝光下产氧量很大，但日光和蓝光都不可直接透过皮肤，但近红外可以轻易的穿透皮 肤，所以制备了一种在近红外照射下可发出蓝光的上转换纳米棒帮助叶绿体进行光合作用， 可以产生氧气。
将叶绿体和上转换混合***的优点有以下：1)改善肿瘤处的缺氧情况，可以激活免 疫；2)叶绿体安全性较高，不会对动物产生毒性；3)上转换纳米棒发亮程度较高，可最大 程度的使叶绿体进行光合作用。
发明内容
本发明制备了上转换纳米棒，此上转换纳米棒在近红外980nm照射下可以发出45nm 左右的蓝光，叶绿体可利用此蓝光进行光合作用，产生氧气，可改善肿瘤处的缺氧情况。
以达到***的目的。
本发明的技术方案是上转换纳米棒的制备方法，包括如下步骤：
1)利用水热法合成上转换纳米棒。
2)分别配制氯化镱，氯化钇和氯化铥的水溶液(摩尔浓度均为1mol/L)配制氢氧化钠溶液(摩尔浓度为8mol/L)，配制氟化按溶液(2mo1/L)备用。
3)量取8mL氢氧化钠溶液，加入250mL的圆底烧瓶中，边搅拌边加入25mL无 水乙醇和等体积的油酸，搅拌10min后混合溶液由浑浊变澄清。
4)逐滴加入含有20mmol稀土元素的氯化盐溶液(摩尔比Y十:Yb3十:Tm3十＝75/25/0.3)，继续搅拌10min。
5)量取5mL氟化按溶液，逐滴缓慢加入到圆底烧瓶中，继续搅拌30min 后，溶液呈均匀液体。
6)将制备好的混合溶液转移到两个50mL的水热釜中，放入180℃烘箱中进行反应，时间设置为18h。
7)反应结束后，关闭电源，自然冷却至室温。打开水热釜会有明显的油酸 被氧化的特殊气味，反应溶液呈透明的浅黄褐色，底部有白色沉淀。
8)将产物进行离心处理，先后利用乙醇和纯水反复清洗3次，除去溶剂， 得到纯净的上转换晶体材料。
本发明的第二个目的是将上转换纳米棒与叶绿体以及相变凝胶混合后在近红外照 射下叶绿体的产氧量明显增加，可以缓解肿瘤处的高度缺氧状态。
本发明的优势在于：1)改善肿瘤处的缺氧情况，可激活免疫；2)叶绿体安全性较高， 不会对动物产生毒性；3)上转换纳米棒发亮程度较高，可最大程度的使叶绿体进行光合作用。
具体实施方式
实施例1：
上转换纳米棒的制备方法及肿瘤治疗，具体步骤如下：
1)利用水热法合成了上转换纳米棒。
2)分别配制氯化钇，氯化镱，氯化铥的水溶液(摩尔浓度均为1mol/L) 配制氢氧化钠溶液(摩尔浓度为8mol/L)，配制氟化按溶液(2mo1/L)备用。
3)量取8mL氢氧化钠溶液，加入250mL的圆底烧瓶中，边搅拌边加入 25mL无水乙醇和等体积的油酸，搅拌10min后混合溶液由浑浊变澄清。
4)逐滴加入含有20mmol稀土元素的氯化盐溶液(摩尔比Y十:Yb3十: Tm3十＝75/25/0.3)，继续搅拌10min。
5)量取5mL氟化氨溶液，逐滴缓慢加入到圆底烧瓶中，继续搅拌30min 后，溶液呈均匀液体。
6)将制备好的混合溶液转移到两个50mL的水热釜中，放入180℃烘箱中进行反应，时间设置为10h。
7)反应结束后，关闭电源，自然冷却至室温。打开水热釜会有明显的油酸 被氧化的特殊气味，反应溶液呈透明的浅黄褐色，底部有白色沉淀。
8)将产物进行离心处理，先后利用乙醇和纯水反复清洗3次，除去溶剂， 得到纯净的上转换晶体材料。
9)将制备好的上转换纳米棒与叶绿体以及凝胶进行混合，检测产氧情况。
实施例2：
上转换纳米棒的制备方法及肿瘤治疗，具体步骤如下：
1)利用水热法合成了上转换纳米棒。
2)分别配制氯化钇，氯化镱和氯化铥的水溶液(摩尔浓度均为1mol/L) 配制氢氧化钠溶液(摩尔浓度为8mol/L)，配制氟化按溶液(2mo1/L)备用。
3)量取8mL氢氧化钠溶液，加入250mL的圆底烧瓶中，边搅拌边加入 25mL无水乙醇和等体积的油酸，搅拌10min后混合溶液由浑浊变澄清。
4)逐滴加入含有20mmol稀土元素的氯化盐溶液(摩尔比Y十:Yb3十: Tm3十＝75/25/0.3)，继续搅拌10min。
5)量取5mL氟化按溶液，逐滴缓慢加入到圆底烧瓶中，继续搅拌30min 后，溶液呈均匀液体。
6)将制备好的混合溶液转移到两个50mL的水热釜中，放入180℃烘箱中进行反应，时间设置为18h。
7)反应结束后，关闭电源，自然冷却至室温。打开水热釜会有明显的油酸 被氧化的特殊气味，反应溶液呈透明的浅黄褐色，底部有白色沉淀。
8)将产物进行离心处理，先后利用乙醇和纯水反复清洗3次，除去溶剂， 得到纯净的上转换晶体材料。
9)将制备好的上转换纳米棒与叶绿体以及凝胶进行混合，检测产氧情况。
实施例3：
上转换纳米棒的制备方法及肿瘤治疗，具体步骤如下：
1)利用水热法合成了上转换纳米棒。
2)分别配制氯化镜，氯化忆和氯化祛的水溶液(摩尔浓度均为1mol/L) 配制氢氧化钠溶液(摩尔浓度为8mol/L)，配制氟化按溶液(2mo1/L)备用。
3)量取8mL氢氧化钠溶液，加入250mL的圆底烧瓶中，边搅拌边加入 25mL无水乙醇和等体积的油酸，搅拌10min后混合溶液由浑浊变澄清。
4)逐滴加入含有20mmol稀土元素的氯化盐溶液(摩尔比Y十:Yb3十: Tm3十＝75/25/0.3)，继续搅拌10min。
5)量取5mL氟化按溶液，逐滴缓慢加入到圆底烧瓶中，继续搅拌30min 后，溶液呈均匀液体。
6)将制备好的混合溶液转移到两个50mL的水热釜中，放入180℃烘箱中进行反应，时间设置为12h。
7)反应结束后，关闭电源，自然冷却至室温。打开水热釜会有明显的油酸 被氧化的特殊气味，反应溶液呈透明的浅黄褐色，底部有白色沉淀。
8)将产物进行离心处理，先后利用乙醇和纯水反复清洗3次，除去溶剂， 得到纯净的上转换晶体材料。
9)将制备好的上转换纳米棒与叶绿体以及凝胶进行混合，检测产氧情况。