一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法及其应用与流程

本发明涉及一种纳米颗粒的制备方法及应用，具体为一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法及其应用，属于无机纳米材料技术领域

背景技术：

近年来，伴随着纳米科技的迅猛发展，稀土离子掺杂的上转换纳米材料因其卓越的光学、磁学性质在生物成像、光动力治疗等领域有着重要的研究与应用前景。稀土掺杂的上转换发光纳米材料可以将低频光子转化为高频光子，通过对材料中敏化剂离子和发光中心离子进行调控可以实现将位于生物组织的光透过窗口的近红外光转化为可见光或高频近红外光。生物组织对这一波段光吸收非常弱，因此可以避免自发荧光的产生，从而获得较高的荧光信号信噪比。其中，gd掺杂的nayf4纳米颗粒，以及yb³⁺和er³⁺、tm³⁺或ho³⁺共掺杂的nagdf4纳米颗粒由于gd的存在，更具有卓越的t1磁共振成像性能，可以同时实现上转换荧光成像与磁共振成像。nayf4基稀土上转换纳米颗粒和nagdf4基稀土上转换纳米颗粒的合成有多种方法，可根据不同的需要来选择。目前，稀土上转换纳米颗粒的制备方法主要包括水热法、溶剂热法和热分解法。然而，水热法对纳米颗粒的粒径及分散性很难控制，溶剂热法和热分解法制备的稀土上转换纳米粒子具有疏水性，进一步的生物应用需要将这种疏水性材料转化为亲水性材料，实验过程相对复杂、繁琐，效率较低，不利于实际应用。此外，上转换纳米颗粒在生物应用中不仅需要其具有水溶性，同时还要求其具有良好的生物相容性。

目前，现有技术中并没有一种稀土上转换纳米颗粒的制备方法能够实现方法步骤简单，产量大且制备得到的稀土上转换纳米颗粒具有优异的水溶性和生物相容性。

因此，提供一种水溶性生物相容性上转换纳米颗粒的简便制备方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明提供了一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法及其应用，其方法步骤简单，在纳米颗粒形成的同时对纳米颗粒的表面进行生物相容性修饰；并且制备得到的稀土上转换纳米颗粒具有优异的水溶性和生物相容性，可以应用于磁共振成像。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法，其特征在于，具体包括如下步骤：

a、分别称取稀土元素前驱体、生物相容性分子和氟化钠，量取高沸点溶剂，备用；

b、将上述原料加入到反应容器中并通入惰性气体保护，然后将反应容器升温至100-130℃，并在100-130℃条件下保持0.5-1h；搅拌条件下继续升温至沸腾并保持0.1-24h；

c、待反应体系冷却至15～25℃后，加入溶剂洗涤、离心、干燥，得到所述水溶性生物相容性上转换纳米颗粒。

上述优选技术方案的有益效果是：本发明公开的方法制备过程简单，在纳米颗粒形成的同时对纳米颗粒的表面进行生物相容性修饰，简化了操作步骤，从而可以降低生产成本；并且制备得到具有优异的水溶性和生物相容性的稀土上转换纳米颗粒，具有光学/磁共振双模式成像的效果。

优选的，还包括步骤d，具体为：

将步骤c得到的水溶性生物相容性上转换纳米颗粒溶于去离子水中，通过透析或离心超滤进行纯化，得到水溶性生物相容性上转换纳米颗粒溶液；然后将水溶性生物相容性上转换纳米颗粒溶液经过沉淀、洗涤和干燥得到水溶性生物相容性上转换纳米颗粒干粉。

优选的，步骤a中所述稀土元素前驱体包括钆前驱体、镱前驱体、铒前驱体、铥前驱体、钬前驱体或钇前驱体其中的一种或多种的混合物。

上述优选技术方案的有益效果是：本发明采用钆前驱体、镱前驱体、铒前驱体、铥前驱体、钬前驱体或钇前驱体作为稀土元素前驱体可以制备得到包含钆、镱、铒、铥、钬或钇等稀土元素的水溶性稀土上转换纳米颗粒，可以实现上转换发光；其中nayf4和nagdf4是目前上转换发光效率最高的基质材料；另外，由镱前驱体、铒前驱体的混合物作为稀土元素前驱体，可以获得镱铒双掺的水溶性稀土上转换纳米颗粒，而镱作为敏化剂、铒作为激活剂可以提高上转换效果；由镱前驱体、铥前驱体的混合物作为稀土元素前驱体，可以获得镱铥双掺的水溶性稀土上转换纳米颗粒，而镱作为敏化剂、铥作为激活剂可以提高上转换效果；由镱前驱体、钬前驱体的混合物作为稀土元素前驱体，可以获得镱钬双掺的水溶性稀土上转换纳米颗粒，而镱为敏化剂，钬为激活剂，可以提高上转换效果。

优选的，步骤a中所述稀土元素前驱体包括稀土油酸盐、稀土硝酸盐或稀土盐酸盐。

优选的，步骤a中所述生物相容性分子为聚乙二醇或聚乙二醇衍生物，所述生物相容性分子的数均分子量为300～50000。

上述优选技术方案的有益效果是：本发明采用的聚乙二醇(peg)及其衍生物是一种水溶性高分子材料，在水中具有很低的界面自由能，而且分子链柔性好、活动性高，所以具有良好的生物相容性；并且，由于聚乙二醇具有较小的表面能、容易被水介质润湿，所以含有peg结构的亲水性材料表面上血小板的粘附量都比较少，因而聚乙二醇及其衍生物还能帮助纳米颗粒躲过网状上皮组织的识别和清除。本发明偶然间发现在纳米颗粒形成的同时，聚乙二醇及其衍生物能够在纳米颗粒表面形成一层薄膜，阻止颗粒间的相互聚集，使得到的纳米分散性、水溶性、生物相容性良好。同时，本发明采用数均分子量为300～50000的生物相容性分子包裹在纳米粒子表面，能够赋予纳米颗粒水溶性、胶体稳定性和生物相容性。

优选的，步骤a中所述高沸点溶剂包括苯醚、苄醚或十八烯。

优选的，步骤a中所述稀土元素前驱体、生物相容性分子、氟化钠的摩尔比为1：0.5-20：2-16；然后按照稀土元素前驱体和高沸点溶剂的摩尔体积比为1mmol：5-40ml加入高沸点溶剂。

优选的，所述步骤a中使用的稀土油酸盐通过化学反应制备得到，具体包括如下步骤：

①分别称取油酸钠和稀土盐，然后分别量取去离子水、乙醇和正己烷，备用；

②将上述原料混合均匀进行化学反应；

③化学反应结束后，对反应产物经过分离提纯即可得到稀土油酸盐；

优选的，所述步骤①中稀土盐包括稀土硝酸盐或稀土盐酸盐。

优选的，所述步骤①中油酸钠、稀土盐、去离子水、乙醇、正乙烷的化学计量比为1mmol：2-6mmol：2-20ml：2-20ml：2-40ml。

优选的，所述步骤②中反应温度为15-35℃，反应时间为6-24h。

优选的，所述步骤b中搅拌转速为400-1000r/min。

优选的，所述步骤c中使用的溶剂包括乙醇、乙醚、丙酮、石油醚、乙酸乙酯或己烷中的一种或多种的混合物。

上述优选技术方案的有益效果是：发明人偶然发现本发明制备得到的水溶性纳米粒子不溶于乙醚、丙酮、石油醚、乙酸乙酯和己烷等溶剂中，所以本发明利用上述溶剂洗涤反应物，可以仅使高沸点溶剂溶解于上述溶剂中，从而可以除去高沸点溶剂，以达到纯化水溶性纳米粒子的目的。

优选的，所述步骤c制备得到的水溶性稀土上转换纳米颗粒的粒径为2-100nm。

一种如上所述的制备方法得到的水溶性稀土上转换纳米颗粒在磁共振成像和荧光成像中的应用。

上述优选技术方案的有益效果是：本发明制备得到的水溶性稀土上转换纳米颗粒既可以应用在磁共振成像中作为造影剂，又可以应用在荧光成像中，具有优异的使用效果。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法，在纳米颗粒形成的同时对纳米颗粒的表面进行生物相容性修饰，简化的操作步骤，可以加快生产效率、降低生产成本；并且制备得到的稀土上转换纳米颗粒具有优异的水溶性和生物相容性，既可以应用在磁共振成像中作为造影剂，又可以应用在荧光成像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为实施例1制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)、实施例2制备得到的15nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1.5mol％)以及实施例3制备得到的9nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1mol％)的xrd图；

图2附图为实施例1制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)的tem图及hr-tem图；

图3附图为实施例1制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)在不同浓度的盐溶液中的稳定性分析；

图4附图为实施例1制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)的t1加权成像图；

图5附图为实施例2制备得到的15nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1.5mol％)的tem图及hr-tem图；

图6附图为实施例2制备得到的15nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1.5mol％)的细胞毒性分析；

图7附图为实施例3制备得到的9nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1mol％)的tem图；

图8附图为25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)、15nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1.5mol％)和9nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1mol％)的荧光光谱图；

图9附图为实施例4制备得到的30nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,tm³⁺(20/5mol％)的xrd图；

图10为实施例4制备得到的30nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,tm³⁺(20/5mol％)的tem图；

图11为实施例4制备得到的30nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,tm³⁺(20/5mol％)的荧光光谱图；

图12为实施例5制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,ho³⁺(20/2mol％)的xrd图；

图13为实施例5制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,ho³⁺(20/2mol％)的tem图；

图14为实施例5制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,ho³⁺(20/2mol％)的红外光谱图；

图15为实施例5制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,ho³⁺(20/2mol％)的稳定性分析。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法，具体包括如下步骤：

a、分别称取稀土元素前驱体、生物相容性分子和氟化钠，量取高沸点溶剂，备用；

b、将上述原料加入到反应容器中并通入惰性气体保护，然后将反应容器升温至100-130℃，并在100-130℃条件下保持0.5-1h；接着除去反应体系中的水；搅拌条件下继续升温至回流，继续回流0.1-24h；

c、待反应体系冷却至15～25℃后，加入溶剂洗涤、离心、干燥，得到所述的水溶性生物相容性上转换纳米颗粒；

d、将步骤c得到的水溶性生物相容性上转换纳米颗粒溶于去离子水中，通过透析或离心超滤进行纯化，得到水溶性生物相容性上转换纳米颗粒溶液；然后将水溶性生物相容性上转换纳米颗粒溶液经过沉淀、洗涤和干燥得到水溶性生物相容性上转换纳米颗粒干粉。

为了进一步的优化技术方案，稀土元素前驱体包括钆前驱体、镱前驱体、铒前驱体、铥前驱体、钬前驱体或钇前驱体其中的一种或多种混合。

为了进一步的优化技术方案，稀土元素前驱体包括稀土油酸盐、稀土硝酸盐或稀土盐酸盐。

为了进一步的优化技术方案，生物相容性分子为聚乙二醇或聚乙二醇衍生物，生物相容性分子的数均分子量为300～50000。

为了进一步的优化技术方案，高沸点溶剂包括苯醚、苄醚或十八烯。

为了进一步的优化技术方案，稀土元素前驱体、生物相容性分子、氟化钠的化学计量比为1：0.5-20：2-16，然后按照稀土元素前驱体和高沸点溶剂的摩尔体积比为1mmol：5-40ml加入高沸点溶剂。

为了进一步的优化技术方案，步骤a中使用的稀土油酸盐通过化学反应制备得到，具体包括如下步骤：

①分别称取油酸钠和稀土盐，然后分别量取去离子水、乙醇和正己烷，备用；

②将上述原料混合均匀进行化学反应；

③化学反应结束后，对反应产物经过分离提纯即可得到稀土油酸盐；

为了进一步的优化技术方案，步骤①中稀土盐包括稀土硝酸盐或稀土盐酸盐。

为了进一步的优化技术方案，步骤①中油酸钠、稀土盐、去离子水、乙醇、正乙烷的化学计量比为1mmol：2-6mmol：2-20ml：2-20ml：2-40ml。

为了进一步的优化技术方案，步骤②中反应温度为15-35℃，反应时间为6-24h。

为了进一步的优化技术方案，步骤b中搅拌的转速为400-2000rpm。

为了进一步的优化技术方案，步骤c中使用的溶剂包括乙醇、乙醚、丙酮、石油醚、乙酸乙酯或己烷中的一种或多种混合。

为了进一步的优化技术方案，步骤c制备得到的水溶性稀土上转换纳米颗粒的粒径为2-100nm。

实施例1

一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法，具体包括如下步骤：

a、先分别称取19.26g(0.78mmol)油酸钆、2.98g(0.2mmol)油酸镱和0.03g(0.02mmol)油酸铒加入到50ml干燥的三口烧瓶中，然后向烧瓶中加入20ml十八烯，再依次加入0.34g(4mmol)naf和12g(20mmol)聚乙二醇二羧酸(mn＝600)，备用；

b、向三口烧瓶中通入氮气保护，边搅拌边升温至100℃、并在100℃条件下保持1h；然后，继续在搅拌条件下升温至310℃开始回流、并在回流条件下反应1h；

c、待反应体系冷却至15～25℃后，加入10ml己烷、30ml丙酮和3ml乙醚的混合溶剂进行洗涤并离心分离，重复洗涤、离心分离三次，然后经过干燥即可得到25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)。

实施例2

一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法，具体包括如下步骤：

a、先分别称取16.92g(0.685mmol)油酸钆，4.47g(0.3mmol)油酸镱和0.02g(0.015mmol)油酸铒加入到50ml干燥的三口烧瓶中，然后向烧瓶中加入10ml苄醚，再依次加入0.085g(2mmol)naf和2.4g(4mmol)聚乙二醇二羧酸(mn＝600)，备用；

b、向三口烧瓶中通入氮气保护，边搅拌边升温至105℃、并在105℃条件下保持0.5h；然后，继续在搅拌条件下升温至298℃开始回流、并在回流条件下反应1h；

c、待反应体系冷却至15～25℃后，加入10ml乙酸乙酯进行洗涤并离心分离，重复洗涤、离心分离三次，然后经过干燥即可得到15nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1.5mol％)。

实施例3

一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法，具体包括如下步骤：

a、先分别称取17.04g(0.69mmol)油酸钆、4.47g(0.3mmol)油酸镱和0.01g(0.01mmol)油酸铒加入到50ml干燥的三口烧瓶中，然后向烧瓶中加入35ml苯醚，再依次加入1.36g(16mmol)naf和1.2g(2mmol)单端羧基化聚乙二醇(mn＝600)，备用；

b、向三口烧瓶中通入氮气保护，边搅拌边升温至130℃、并在130℃条件下保持0.5h；然后，继续在搅拌条件下升温至260℃开始回流、并在回流条件下反应0.5h；

c、待反应体系冷却至15～25℃后，加入用10ml石油醚进行洗涤并离心分离，重复洗涤、离心分离三次，然后经过干燥即可得到9nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1mol％)。

实施例4

一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法，具体包括如下步骤：

a、先分别称取18.52g(0.75mmol)油酸钆、2.98g(0.2mmol)油酸镱和0.06g(0.05mmol)油酸铥加入到50ml干燥的三口烧瓶中，然后向烧瓶中加入20ml十八烯，再依次加入0.34g(4mmol)naf和9.2g(2mmol)聚乙二醇二羧酸(mn＝4600)，备用；

b、向三口烧瓶中通入氮气保护，边搅拌边升温至135℃、并在135℃条件下保持1h；然后，继续在搅拌条件下升温至310℃开始回流、并在回流条件下反应10h；

c、待反应体系冷却至15～25℃后，加入10ml乙醇、30ml丙酮和3ml乙醚组成的混合溶剂进行洗涤和离心分离，重复洗涤、离心分离三次，然后经过干燥即可得到30nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,tm³⁺(20/5mol％)。

实施例5

一种水溶性稀土上转换纳米颗粒的制备方法，具体包括如下步骤：

a、先分别称取18.52g(0.75mmol)油酸钆，2.98g(0.2mmol)油酸镱和0.06g(0.05mmol)油酸钬加入到50ml干燥的三口烧瓶中，然后向烧瓶中加入20ml十八烯，再依次加入0.34g(4mmol)naf和6g(10mmol)聚乙二醇(mn＝600)，备用；

b、向三口烧瓶中通入氮气保护，边搅拌边升温至100℃、并在100℃条件下保持1h；然后，继续在搅拌条件下升温至310℃开始回流、并在回流条件下反应1h；

c、待反应体系冷却至15～25℃后，加入10ml己烷、30ml丙酮和3ml乙醚的混合溶剂进行洗涤和离心分离，重复洗涤、离心分离三次，然后经过干燥即可得到25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,ho³⁺(20/2mol％)。

实施例6

实施例1～5中油酸钆前驱体采用如下方法制备得到，具体包括如下步骤：

①分别称取1mmol六水合硝酸钆(gd(no3)3·6h2o)和3mmol油酸钠(c17h33coona)，然后分别量取3ml去离子水、4ml无水乙醇和7ml正己烷，备用；

②，调整，室温下持续搅拌。将上述原料在600rpm的磁力搅拌下混合均匀，并继续在室温、搅拌条件下反应12h；

③化学反应结束后，使用分液漏斗除去水层，将有机层用10ml蒸馏水和乙醇混合液(v/v＝1:1)洗涤三次，除去溶剂得到油酸钆前驱体。

对上述实施例1-5制备得到的上转换纳米颗粒进行表征。

1、对实施例1制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)、实施例2制备得到的15nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1.5mol％)以及实施例3制备得到的9nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1mol％)进行x射线衍射，结果如图1所示。

图1结果显示：实施例1、实施例2和实施例3制备得到的产物的xrd图与nagdf4标准卡片(jcpdsno.27-0699)一一对应，且峰强度及其之间的比例也与标准卡片大体一致，说明基质材料nagdf4成功合成，且晶体生长良好、为六方相晶型，说明yb、er掺杂对主体结构没有明显影响。此外，衍射峰的位置与标准卡片上峰的位置相比，整体向大角度偏移，由于yb和er离子半径比gd离子小，根据布拉格公式也进一步表明yb、er成功的掺杂进nagdf4基质中。

2、将实施例1制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)在透射电镜(tem)和高分辨率透射电镜(hr-tem)下拍摄照片，结果如图2所示。

图2结果显示：纳米颗粒的平均粒径为25nm，纳米颗粒没有明显的团聚现象，表明纳米颗粒在水中分散性良好。hr-tem图中晶格间距为0.297nm对应(101)面，表明nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)纳米颗粒结晶状态良好。

3、将实施例1制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)置于不同的浓度在0.08-2.5mmol/l的nacl盐溶液中，并测量其水合直径，结果如图3所示。

图3结果显示：纳米颗粒的水合直径没有显著变化，表明纳米颗粒在0.08-2.5mmol/l的nacl溶液中没有明显的团聚行为，具有良好的胶体稳定性。

4、将实施例1制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)进行t1加权成像，结果如图4所示。

图4结果显示：随着纳米颗粒的浓度增大，t1加权成像逐渐变亮，伪彩图逐渐变红，体外成像变化规律明显，且纳米颗粒的r1值为4.6956mm^-1s^-1，大于临床造影剂magnevist。

5、将实施例2制备得到的15nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1.5mol％)在透射电镜(tem)和高分辨率透射电镜(hr-tem)下拍摄照片，结果如图5所示。

图5结果所示：纳米颗粒没有明显的团聚现象，平均粒径为15nm，纳米颗粒结晶状态良好。

6、对实施例2制备得到的15nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1.5mol％)不同浓度下的细胞毒性进行检测，结果如图6所示。

图6结果显示：在高浓度(100mg/lgd)条件下hela细胞的存活率依然保持在90％以上，显示纳米颗粒冻干粉没有显著的细胞毒性，表明采用本方法制备得到的上转换纳米颗粒具有良好的生物相容性。

7、将实施例3制备得到的9nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1mol％)在透射电镜(tem)下拍摄照片，结果如图7所示。

图7结果显示：纳米颗粒没有明显的团聚现象，平均粒径为9nm，纳米颗粒结晶状态良好。

8、对25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(20/2mol％)、15nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1.5mol％)和9nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,er³⁺(30/1mol％)进行荧光光谱检测，结果如图8所示。

图8结果显示：在约526nm处有强的发射峰，是由于er³⁺的²h11/2→⁴i15/2、⁴s3/2→⁴i15/2跃迁，对应绿光发射。结果表明，通过改变反应物中稀土前驱体的比例，可以调控基质中yb、er掺杂的比例，从而可以调节纳米颗粒的发射波长及发光强度。

9、对实施例4制备得到的30nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,tm³⁺(20/5mol％)进行x射线衍射，结果如图9所示；

图9结果显示：与nagdf4标准卡片(jcpdsno.27-0699)中峰的数量及分布等对应，说明基质材料nagdf4生长情况良好，且为六方相晶型。此外，衍射峰的位置与标准卡片中的峰位置相比，整体向大角度偏移，由于yb和tm离子半径比gd离子小，根据布拉格公式，进一步表明yb、tm成功的掺杂进nagdf4基质中。

10、图10为实施例4制备得到的30nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,tm³⁺(20/5mol％)在透射电镜(tem)下拍摄照片，结果如图10所示。

图10结果显示，纳米颗粒没有明显的团聚现象，平均粒径为30nm。

11、将实施例4制备得到的30nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,tm³⁺(20/5mol％)进行荧光光谱检测；

图11结果显示，474nm处的发射峰强于696nm的峰，分别对应¹d2→³f4跃迁过程与¹g4→³h6跃迁过程。此外，980nm激发后，样品发出明显的蓝紫光，这是由于¹d2→³f4跃迁过程发出的紫光与¹g4→³h6跃迁过程发出的蓝光进行叠加后产生的结果。

12、对实施例5制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,ho³⁺(20/2mol％)的进行x射线衍射测试，结果如图12所示。

图12结果显示：实施例5制备得到的产物的xrd图与nagdf4标准卡片(jcpdsno.27-0699)中峰的数量及分布等对应，说明基质材料nagdf4生长情况良好，为六方相晶型。衍射峰的位置与标准卡片中的峰位置相比，整体向大角度偏移，这是由于yb和ho离子半径比gd离子半径小，根据布拉格公式，进一步表明yb、ho成功的掺杂进nagdf4基质中。

13、将实施例5制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,ho³⁺(20/2mol％)在透射电镜(tem)下拍摄照片，结果如图13所示。

图13结果显示，纳米颗粒没有明显的团聚现象，平均粒径为25nm。

14、对实施例5制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,ho³⁺(20/2mol％)进行红外光谱检测，结果如图14所示；

图14结果显示：其中3400cm^-1处是聚乙二醇二羧酸上中-oh的特征吸收峰，2922cm^-1和2873cm^-1处是烷基c-h的伸缩振动，1110cm^-1处是聚乙二醇二羧酸的c-o-c的吸收峰，1740cm^-1和908cm^-1处的吸收峰来自于-coo-基团的特征吸收峰，表明纳米颗粒表面成功修饰了聚乙二醇，且表面具有羧基官能团。

15、对实施例5制备得到的25nm水溶性生物相容性上转换纳米颗粒nagdf4:yb³⁺,ho³⁺(20/2mol％)的稳定性进行检测，结果如图15所示

图15结果显示：显示出纳米颗粒的分布较窄，没有明显的团聚行为，具有良好的胶体稳定性。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。