一种发射波长可调Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种发射波长可调Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的制备方法；利用量油酸钆、油酸锌、油酸铜、油酸铟以及硫作为反应前体，高温油相发合成Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点，制备用于体内诊断的近红外荧光和磁共振成像双模态探针。本发明专利技术的特点在于：将荧光成像与磁共振成像两者结合，极大地提高了诊断的灵敏度；调整Zn/Cu投料摩尔比即可将Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的发射波长控制在570～735nm；Gd3+的引入对Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的量子产率影响不大，量子产率高达40％左右。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及化合物半导体纳米材料制备
，更具体的是涉及一种发射波长可调Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的制备方法。
技术介绍
近年来，将磁共振成像技术和光学成像技术相结合已获得强烈关注，核磁共振成像技术以无创的方式提供解剖学细节和高质量软组织3-D信息，而光学成像具有相对较好的检测灵敏度但组织穿透深度受限，因此磁共振/荧光MRI/fluorescence双模态成像将会有广阔的应用前景。在手术中磁共振/荧光双模态成像可以通过荧光成像确定手术切除部位，通过磁共振成像确保肿瘤组织被切除干净，因此磁共振/荧光双模态成像具有良好的临床潜力。尤其是一些近红外荧光染料结合磁共振成像将更加精确的用于体内肿瘤检测。量子点因其独特的光学特性在构建磁共振/荧光双模态成像试剂中比其他荧光染料更具优势，如量子点尺寸效应，荧光强度高，半峰宽窄，吸收光谱宽以及良好的抗光漂泊性能等。尽管Ⅱ-Ⅵ族元素量子点的研究日趋成熟，并已被广泛运用于生物医学成像、生命科学及荧光器件等领域，但由于其Cd、Hg和Pb等重金属元素毒性以及发射波长短易被生物组织散射吸收等因素，不能用于体内诊断，限制了其在活体生物医学成像方面的应用。发射波长在700–900nm的近红外(NIR)量子点，CuInS2等，受活体组织散射和吸收影响较小，具有良好的组织穿透能力并能有效地克服生物组织的自发荧光的影响以及毒性较小等优势，有利于体内医学成像。此外在CuInS2量子点基础上发展起来的Zn–Cu–In–S量子点在原有量子点优异性能基础上提高了量子点的荧光产率。近来，顺磁性离子(如Mn2+和Gd3+)掺杂量子点制备双模态成像探针已有报道，然而这些掺杂量子点不仅荧光量子产率受到极大影响，而且发射波长达不到近红外区域，因此制备近红外荧光/磁共振成像双模态成像探针，且不损失其量子产率，依然面临巨大挑战。所以本专利技术拟研制一种Zn–Cu–In–S@ZnS量子点掺杂钆的新方法，建立一种磁共振/近红外荧光双模态成像的新技术。
技术实现思路
鉴于磁共振成像技术在诊断学的重要地位、量子点这种纳米粒子独特的光学性质以及近红外量子点在体内诊断的优势。我们将利用油酸钆、油酸锌、油酸铜、油酸铟以及硫作为反应前体，制备一种新型的Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS双模态体内成像探针，建立肿瘤标志物检测的新方法。本专利技术的技术方案如下：一种发射波长可调Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的制备方法；其步骤如下：1)将氯化钆、油酸钠溶于乙醇和水的混合物，冷凝回流形成油酸钆，将油酸钆转移到分液漏斗中，加入正己烷后提取有机层，并用纯水洗涤，除去溶剂，得到油酸钆；2)将油酸钆、油酸铜、油酸铟、油酸锌加入油酸和十八烯的混合溶剂中，抽真空后用氩气保护下加热，溶液澄清后注入双对氯苯基三氯乙烷，体系变为亮黄色，注入硫粉混合液，得到Gd–Zn–Cu–In–S量子点；3)将上述Gd–Zn–Cu–In–S量子点转移到十八烯和双对氯苯基三氯乙烷的混合溶剂中，室温下注入醋酸锌溶液，温度维持在200～220℃，醋酸锌重复注入，得到Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点。所述步骤1)中氯化钆为六水氯化钆。所述步骤1)中，氯化钆和油酸钠的摩尔比是1:3；乙醇和水的体积比为1:2～4；氯化钆与乙醇和水的质量体积比是1:30～50g/mL。所述步骤2)中油酸和十八烯的混合溶剂中油酸：十八烯体积比为1:10～20。所述步骤2)中油酸锌和油酸铜的摩尔比是1:1/3～8；油酸钆和油酸铜的摩尔比是2～6:1；油酸铟和油酸铜的摩尔比是2:1。所述步骤2)中硫粉混合液是硫粉溶于体积比为油胺：十八烯为1：2～4；硫和油酸锌的摩尔比是3:1。所述步骤3)中十八烯和双对氯苯基三氯乙烷混合溶剂中十八烯：双对氯苯基三氯乙烷体积比为1:1～5。所述步骤3)中醋酸锌溶于体积比为油胺：十八烯为1：2～4；醋酸锌和Gd–Zn–Cu–In–S量子点的摩尔比是1:1。所述步骤3)中醋酸锌重复注入4～7次。本专利技术的Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点发射波长在570nm～735nm区域。所述一种发射波长可调Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的制备方法，其特征在于将钆Gd引入到Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点，使Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS量子点同时具有磁共振成像性能和荧光成像性能。本专利技术得到的Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点均为球状纳米粒子，从图1可以看出Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点粒径为3～4nm。本专利技术得到的Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点进行荧光发射光谱以及紫外吸收光谱分析。从图2(a)的荧光发射光谱可以看出，通过控制Zn/Cu的投料摩尔比，所得Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点发射波长在570nm～735nm区域。从图2(b)的紫外吸收光谱可以得出，随着Zn/Cu的投料摩尔比由3变为0，所得Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点光紫外吸收光谱由紫外延伸到近红外区。本专利技术得到的Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点进行X射线衍射(XRD)分析，随着Zn/Cu投料摩尔比由1/8变为1/3衍射峰移向更高的角度，暗示了锌离子的增加，如图3中的标准晶体结构图案相吻合。如图4所示，相比Zn–Cu–In–S@ZnS量子点，Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点中Gd3+对其荧光量子产率有微弱淬灭，但影响可忽略不计，本专利技术得到的Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点量子产率可高达40％。如图5所示，不同Gd/Cu投料摩尔比下Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点R1在11.5～15.8mM–1·s–1，均高于商品化造影剂Gd-DTPA(R1约为3.7mM–1·s–1)，说明本专利技术制备的Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点有极好的T1造影效果。本专利技术得到的Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点进行电感耦合等离子体质谱(ICP–MS)分析，如下表所示，Gd3+成功掺杂进Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点。本专利技术制备的新型颜色可调Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点优势在于：1.仅通过调整Zn/Cu投料摩尔比即可将Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的发射波长控制在570～735nm。2.Gd3+的引入对Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的量子产率影响不大，且赋予Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS以磁共振造影功能，其量子产率高达40％左右，与Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点量子产率相差无异。3.Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点R1在11.5～15.8mM–1·s–1，高于商品化造影剂Gd-DTPA(R1约为3.7mM–1·s–1)，即Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点有极好的T1造影效果。4.Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点同时具有近红外荧光成像功能和磁共振成像功能，在体内诊断这一领域将拥有巨大优势。附图说明图1本专利技术制备的Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的电镜照片，Zn/Cu摩尔比2/1(a),1/1(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发射波长可调Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的制备方法；其步骤如下：(1)将氯化钆、油酸钠溶于乙醇和水的混合物，冷凝回流形成油酸钆，将油酸钆转移到分液漏斗中，加入正己烷后提取有机层，并用纯水洗涤，除去溶剂，得到油酸钆；(2)将油酸钆、油酸铜、油酸铟、油酸锌加入油酸和十八烯的混合溶剂中，抽真空后用氩气保护下加热，溶液澄清后注入双对氯苯基三氯乙烷，体系变为亮黄色，注入硫粉混合液，得到Gd–Zn–Cu–In–S量子点；(3)将上述Gd–Zn–Cu–In–S量子点转移到十八烯和双对氯苯基三氯乙烷的混合溶剂中，室温下注入醋酸锌溶液，温度维持在200～220℃，醋酸锌重复注入，得到Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点。

【技术特征摘要】
1.一种发射波长可调Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点的制备方法；其步骤如下：(1)将氯化钆、油酸钠溶于乙醇和水的混合物，冷凝回流形成油酸钆，将油酸钆转移到分液漏斗中，加入正己烷后提取有机层，并用纯水洗涤，除去溶剂，得到油酸钆；(2)将油酸钆、油酸铜、油酸铟、油酸锌加入油酸和十八烯的混合溶剂中，抽真空后用氩气保护下加热，溶液澄清后注入双对氯苯基三氯乙烷，体系变为亮黄色，注入硫粉混合液，得到Gd–Zn–Cu–In–S量子点；(3)将上述Gd–Zn–Cu–In–S量子点转移到十八烯和双对氯苯基三氯乙烷的混合溶剂中，室温下注入醋酸锌溶液，温度维持在200～220℃，醋酸锌重复注入，得到Gd–Zn–Cu–In–S@ZnS核壳量子点。2.如权利要求1(1)所述的方法，其特征是所述氯化钆为六水氯化钆；氯化钆和油酸钠的摩尔比是1:3；乙醇和水的体积比为1:2～4；...

【专利技术属性】
技术研发人员：常津，武玉东，郭伟圣，宫晓群，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12