一種具有綠色熒光標(biāo)記的鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種具有綠色熒光標(biāo)記性能的羥基磷灰石單分散單晶納米棒的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]羥基磷灰石是一種重要的鈣磷酸鹽，它是鈣磷灰石的自然礦化物，其分子式為Ca5 (PO4) 3 (OH)，但是經(jīng)常被寫成Caltl (PO4) 6 (OH) 2的形式以突出它的晶體結(jié)構(gòu)特征，晶胞是由羥基和磷灰石組成的。羥基磷灰石結(jié)構(gòu)為六方晶系或單斜系，但兩種空間結(jié)構(gòu)的主要區(qū)別在于羥基磷灰石中氫氧根離子的排列方向，這使得他們的物理化學(xué)性質(zhì)有很大的不同。其中在六方晶系中，每列的OH-離子，其氫-氧鍵都是朝相反的方向，致使這樣的空間結(jié)構(gòu)中OH-和Ca2+很容易被其它離子取代，如合成的氟摻雜羥基磷灰石、鍶摻雜羥基磷灰石等。
[0003]羥基磷灰石是人體骨骼和牙齒中無機(jī)相的主要組成物質(zhì)，研宄發(fā)現(xiàn)合成的羥基磷灰石免疫原性小，無毒副作用、傳導(dǎo)性、與組織相容性好。它們的良好生物學(xué)性質(zhì)，吸引了更多研宄者的注意，逐步把羥基磷灰石作為一種重要的生物材料。稀土離子是一類具有特殊功能的離子，當(dāng)其以雜質(zhì)摻入到其它物質(zhì)的晶格里，便常常會賦予原物質(zhì)新的光、電、磁等理化特性。
[0004]羥基磷灰石具有優(yōu)良的生物相容性和好的生物可降解性，但是常規(guī)稀土離子摻雜的羥基磷灰石熒光探針易被晶格中的羥基引起淬滅現(xiàn)象，因此常被加入氟離子等取代晶格里的羥基提高材料的熒光性能，而材料中大量的氟離子的存在使材料的應(yīng)用受到了一定的限制。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種熒光強(qiáng)度良好、形貌尺寸可控并具有良好生物相容性的可降解的鋱摻雜的羥基磷灰石納米熒光探針的制備方法。
[0006]本發(fā)明的實(shí)現(xiàn)過程如下:
一種鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒的制備方法，包括如下步驟:
(1)在油酸、油胺、乙醇和水的反應(yīng)體系中，加入硝酸鈣和磷酸鹽在120?200C進(jìn)行第一次水熱反應(yīng)獲得純的羥基磷灰石納米棒，其中油酸、油胺、乙醇和水的體積比為(2?6):(0.5?2): (10?20): (10?20)，所述磷酸鹽選自磷酸鈉、磷酸氫鈉、磷酸二氫鈉，硝酸鈣與磷酸鹽的摩爾比為:1: 1.67 ;
(2)待第一次水熱反應(yīng)溫度降至室溫后，加入硝酸鋱進(jìn)行二次水熱反應(yīng)，獲得具有綠色熒光標(biāo)記的鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒。
[0007]上述步驟(I)和(2)中，反應(yīng)的時間為5?20 ho
[0008]上述步驟(2)中，待第一次水熱反應(yīng)溫度降至室溫后，離心得沉淀，將沉淀分散至環(huán)己烷中，使用乙醇助沉離心；所述硝酸鋱與硝酸鈣的摩爾比為0.05:1 ~ 0.2:1。
[0009]上述方法制備得到的鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒直徑為6?9 nm，其長約為140?160nm。
[0010]上述方法制備得到的鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒作為納米熒光探針應(yīng)用于活體細(xì)胞熒光標(biāo)記。
[0011]本發(fā)明基于離子交換作用，利用兩步水熱法和羥基磷灰石晶體表面鋱離子的吸附和鋱-鈣置換效應(yīng)，實(shí)現(xiàn)離子在晶格中置換摻雜和晶格缺陷，并因兩者的協(xié)同作用獲得了鋱摻雜的羥基磷灰石納米棒綠色熒光探針。該探針不僅避免了一步水熱摻雜時晶格中羥基的淬滅負(fù)影響，還避免了一步水熱摻雜時納米晶長徑比隨摻雜量而變化的問題，使獲得的熒光探針具有熒光強(qiáng)度和形貌尺寸可控的優(yōu)點(diǎn)。
[0012]本發(fā)明的積極效果:本發(fā)明制備方法原料廉價易得，成本低，合成工藝簡單易實(shí)現(xiàn)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，工藝放大容易且重現(xiàn)性能好；本方法所制備的具有熒光標(biāo)記的納米棒可應(yīng)用于活體細(xì)胞的熒光標(biāo)記，亦可作為無機(jī)原料用于制備可降解的人工骨、骨水泥等生物醫(yī)用材料。本發(fā)明所制備的單晶納米棒在生物材料與組織工程等相關(guān)領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0013]圖1是實(shí)施例1制備的羥基磷灰石單晶納米棒的TEM圖:A)純的納米羥基磷灰石；B)鋱摻雜的納米羥基磷灰石。
[0014]圖2是實(shí)施例1制備的具有綠色熒光標(biāo)記的鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒的XRD 圖；
圖3是實(shí)施例1制備的具有綠色熒光標(biāo)記的鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒的EDS
圖；
圖4為實(shí)施例6 —步法制備的鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒的TEM圖；
圖5為實(shí)施例6 Ca)和I (b)制備的鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒的熒光掃描圖；
圖6是實(shí)施例7制備的綠色熒光納米棒用于細(xì)胞標(biāo)記的熒光照片圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下述實(shí)施例中所使用的實(shí)驗(yàn)方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0016]實(shí)施例1綠色熒光標(biāo)記的鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒的制備
第一步水熱反應(yīng):在50mL的聚四氟乙稀水熱Il中，加入4mL油酸，ImL油胺，16mL乙醇，攪拌均勻，然后再加入0.25 M的硝酸鈣8mL和0.15 M的磷酸鈉8mL，攪拌均勻密封，在150°C水熱反應(yīng)10h，然后降溫至室溫。離心收集沉淀，并用環(huán)己烷和乙醇洗滌數(shù)次，可獲得純的羥基磷灰石納米棒。
[0017]第二步水熱反應(yīng):將0.25 M的硝酸鋱1.2 mL加入上述水熱體系中攪拌均勻后，再次密封，在150°C水熱反應(yīng)10h。反應(yīng)結(jié)束后，離心收集沉淀，并用環(huán)己烷和乙醇洗滌數(shù)次獲得終產(chǎn)物。
[0018]通過透射電鏡檢測顯示一步水熱反應(yīng)和兩步水熱反應(yīng)的產(chǎn)物形貌沒有明顯變化，均為直徑約8nm和長約150nm的納米棒(圖1);經(jīng)X射線粉末衍射鑒定第二步水熱后產(chǎn)物為羥基磷灰石(圖2);元素分析知所得單晶納米棒中含有元素鋱(圖3)。
[0019]實(shí)施例2綠色熒光標(biāo)記的鋱摻雜羥基磷灰石單晶納米棒的制備
第一步水熱反應(yīng):在50mL的聚四氟乙稀水熱Il中，加入4mL油酸，ImL油胺，16mL乙醇，攪拌均勻，然后再加入0.25 M的硝酸鈣8mL和0.15 M的磷酸鈉8mL，攪拌均勻密封，在120°C水熱反應(yīng)20h，然后降溫至室溫；
第二步水熱反應(yīng):將0.25 M的硝酸鋱