專利名稱：納米結(jié)構(gòu)材料的制備方法和由該方法得到的材料的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種納米結(jié)構(gòu)材料以及該納米結(jié)構(gòu)材料的制備方法。本發(fā)明 還提供了制備得到的納米材料的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
對用于分析和生物物理學(xué)應(yīng)用的超敏感熒光生物探針的研究十分活躍
(BmchezM.等，1998; van de Rijke等，2001)。到目前為止，商業(yè)應(yīng)用的熒光 生物探針為有機(jī)染料，例如，若丹明(rhodamine)、熒光素異硫氰酸酯(FITC) 和花青染料(Cy3、 Cy5和Cy7)。最近，半導(dǎo)體納米顆粒(量子點(diǎn)，QDs)被用 作生物探針(GerionD等，2001 ; DubertretB等，2002)。在吸收了其它更高能 量的紫外(UV)或可見光子后，這些降頻轉(zhuǎn)換熒光生物探針會發(fā)射出一種較低 能量的熒光光子。在生物應(yīng)用中這些探針存在的問題是在紫外光和可視光子 下這些探針從被分析物中顯示出其自身熒光(噪聲)。這降低了信-噪比，從而 影響了靈敏度。
使用紅外-可視的增頻轉(zhuǎn)換熒光作為生物探針，該探針能夠吸收和結(jié)合 兩種或兩種以上的具有較低的能量的近紅外線(NIR)，以產(chǎn)生較高能量的可
視光譜光子，使用紅外-可視的增頻轉(zhuǎn)換熒光作為生物探針是解決自身熒光 的問題有前途的方法。這部分內(nèi)容首次公開于美國專利N0.5674698中。與
包括有機(jī)染料、熒光蛋白和量子點(diǎn)在內(nèi)的現(xiàn)有生物探針相比，其優(yōu)點(diǎn)包括 由于其不存在自身熒光并且減少了光的散射，從而提高了信-噪比；并且無
創(chuàng)傷(non-invasive)的激發(fā)波長為980nm的近紅外線落入到"水窗"中(位 于生色體(〈800nm)和水O 1200 nm)之間的組織的吸收光譜中的間隙)。由于 近紅外線具有較強(qiáng)的組織穿透能力，因此能夠容易地獲得體內(nèi)成像。由于抑
制了這些無機(jī)納米顆粒的光漂白，因而光漂白現(xiàn)象能夠得到極大的改善。在
相同的980nm近紅外線激發(fā)下，通過位于不同可視波長范圍內(nèi)的熒光納米顆 粒還能夠?qū)崿F(xiàn)多重標(biāo)記。
目前，適用于生物探針的增頻轉(zhuǎn)換熒光無機(jī)納米顆粒的制備仍然是關(guān)鍵 的技術(shù)問題。作為生物探針，標(biāo)記的分子(例如，蛋白質(zhì)、寡核苷酸和細(xì)胞 或組織中的其它生物分子)的大小為幾納米至幾十納米。因此，最佳的通用 探針應(yīng)該具有較窄的尺寸分布的小尺寸。這應(yīng)當(dāng)能產(chǎn)生較高的熒光效率并且 一定具有水可再分散性(DubertretB等，2002)。
最有效的紅外至可視光的增頻轉(zhuǎn)換無機(jī)發(fā)光材料為Yb-Er或Yb-Tm共 慘雜的氟化物，例如，NaYF4、 BaYF5、 NaLaF4、 NaGdF4、 YF3、 LaF3、 GdF3; 和氧代硫化物，例如Y202S (Basse G and GrabmaierBC, 1994)，其中，氟化 物和氧代硫化物為主體，鐿(Yb)作為敏化劑，鉺(Er)或銩(Tm)作為熒光中心。 在980nm的近紅外線激發(fā)下，根據(jù)不同的摻雜離子它們散發(fā)出不同顏色的可 視增頻轉(zhuǎn)換熒光。在它們中，摻雜有稀土元素的六方相NaYF4對于綠色和藍(lán) 色增頻轉(zhuǎn)換來說是最有效的材料之一。然而，所有的這些商業(yè)上可用的無機(jī) 發(fā)光材料均是通過高溫固相反應(yīng)制備得到的，為塊狀形式。使這些塊狀的無 機(jī)發(fā)光材料成為納米顆粒并使其同時(shí)滿足上述提及的生物探針標(biāo)準(zhǔn)是一個(gè) 巨大的挑戰(zhàn)。多個(gè)研究小組業(yè)己尋找到可替代的方法并已合成了用于生物探 針的增頻轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒。400nm的Yb-Er和Yb-Tm共摻雜的Y202S增 頻轉(zhuǎn)換熒光顆粒已經(jīng)被用于核酸的檢測(van de Rijke, F等,2001)。通過美國 專利N0.6039894中公開的方法制備得到了這樣的顆粒。然而，他們合成的 顆粒太大不能夠用作生物探針，并且Y202S的效率也低于六方相的NaYF4 無機(jī)發(fā)光材料。已開始研究制備較小的顆粒(CorstjemP等.2005)。多個(gè)其它 研究小組集中研究合成摻雜的NaYF4納米顆粒。
在WO 03/087259中，公開了通過使稀土-乙二胺四乙酸(EDTA)復(fù)合物
與氟化鈉在水溶液中于室溫下進(jìn)行反應(yīng)來制備37nm的NaYF4: Yb， Er增頻轉(zhuǎn) 換納米顆粒(Yi GS等，2004)。已經(jīng)報(bào)道了 Yb-Er和Yb-Tm共摻雜的NaYF4 納米顆粒的合成以及多種顏色的增頻轉(zhuǎn)換發(fā)射(HeerS,等，2004)。通過使稀 土 N-(2-羥基乙基)乙二胺鹽、N-(2-羥基乙基)乙二胺的醇鈉和N-(2-羥基乙基) 乙二胺氟化物在干燥的N2氣氛下于20(TC反應(yīng)2小時(shí)，得到15nm的納米顆 粒。最近，Wang等在2005年報(bào)道了一種用于合成NaYF4:Yb,Er增頻轉(zhuǎn)換的 納米顆粒的液-固-溶液(LSS)方法。然而，所有通過上述努力得到的立方 相納米顆粒的功效均比合意的六方相納米顆粒的功效低一個(gè)數(shù)量級。雖然 Zeng JH等在2005年報(bào)道了六方相NaYF4:Yb,Er(Tm)納米顆粒的合成，但對 于用作較小分子的生物探針來說，其約為50nm的較大尺寸還不夠小。
Yi GS和Chow GM在2005年公開了通過使LaCl3 、 YbCl3 、 ErCl3/HoCl3/TmCl3和NaF在72°C的溫度下進(jìn)行反應(yīng)，來合成尺寸為5.4nm 的LaF3:Yl^Er、 LaF3:Yb，Ho和LaF3:Yb,Tm納米顆粒，這些顆粒具有作為生 物探針的潛在應(yīng)用。所述顆粒能夠被分散于有機(jī)溶液中并形成透明的膠體。 在980nm的近紅外線激發(fā)下，該納米顆?？梢援a(chǎn)生在可視范圍內(nèi)不同的熒光 發(fā)射。然而，它們的增頻轉(zhuǎn)換熒光并不有效。
因此，在此領(lǐng)域中，需要一種能夠改善熒光納米結(jié)構(gòu)材料的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明著眼于解決上述問題，特別提供了一種用于制備至少一種納米結(jié) 構(gòu)材料的方法。由本發(fā)明的方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料可以用于生物分子的生 物成像和生物檢測。
根據(jù)第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于制備如式M,M2Xn所示的至少
一種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法包括對如式[CX3(CX2)n(CH2VCOO]pM,所 示的至少一種化合物和如式[CX3(CX2)。(CH2)m COO]pM2所示的至少一種化
合物進(jìn)行處理的步驟， 其中，
X各自相同或不同，并且X選自由鹵素、O、 S、 Se、 Te、 N、 P禾卩As 所組成的組中；
n各自相同或不同，并且0^iSlO; m各自相同或不同，并且OSn^lO; p各自相同或不同，并且1^^5;
M!各自相同或不同，并且M,分別選自由Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Fr、 Be、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Ra和NH4所組成的組中；
M2各自相同或不同，并且M2為金屬離子。
根據(jù)本發(fā)明特別的一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于制備如式 MiM2Xn:Mq所示的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法包括對如式pM!所示的至少一種化合物、如式[CX3(CX2)n(CH2)m COO]pM2所示的至少一種化合物和如式[CX3(CX2)n(CH2; COO]pMq所示的
至少一種化合物進(jìn)行處理的步驟， 其中，
Mq各自相同或不同，并且Mq選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中； n、 m、 p、 X、 Mi和M2與上述所定義的相同；禾口 q各自相同或不同，并且0^qSl0。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，所述方法中的處理可以在至少一種能量源的 存在下進(jìn)行的。可以使用任何適合的能量源。例如，所述能量源可以為但不 限制于以下能量源中的任何一種光源、電源、熱源、磁源和它們的組合。 特別地，所述能量源為熱源。所述處理可以在溫度最高為IOO(TC的溫度下進(jìn) 行。例如，所述處理可以在200-40(TC的溫度下進(jìn)行。特別地，所述處理可
以在300-350'C的溫度下進(jìn)行。更特別地，所述處理可以在33(TC的溫度下 進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種制備如式M2X。所示的至 少一種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法包括在至少一種能量源的存在下對如式pM2所示的至少一種化合物進(jìn)行處理的步驟，
其中，
X各自相同或不同，并且X選自由鹵素、O、 S、 Se、 Te、 N、 P和As 所組成的組中；
n各自相同或不同，并且0^1^10; m各自相同或不同，并且O^n^lO; p各自相同或不同，并且1^^5;禾口
M2各自相同或不同，并且M2為金屬離子。
根據(jù)本發(fā)明的另一特別的方面，本發(fā)明提供了一種用于制備如式
M2Xn:Mq所示的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法包括在至少一種能量 源的存在下對如式[CX3(CX2)n(CH2)m COO]pM2所示的至少一種化合物和如 式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pMq所示的至少一種化合物進(jìn)行處理的步驟，
其中，
Mq各自相同或不同，并且Mq選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中； n、 m、 p、 X和M2與上述所定義的相同； q各自相同或不同，并且0^qS10。
可以使用任何適合的能量源。例如，所述能量源可以為但不限制于以下 能量源中的任何一種光源、電源、熱源、磁源和它們的組合。特別地，所 述能量源為熱源。所述處理可以在溫度最高為IOO(TC的溫度下進(jìn)行。例如， 所述處理可以在200-400。C的溫度下進(jìn)行。特別地，所述處理可以在300-350
"C的溫度下進(jìn)行。更特別地，所述處理可以在330。C的溫度下進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的任意一方面，M2可以相同也可以不同，M2可以選自由過
渡金屬離子、內(nèi)過渡金屬離子和第I族至第VI族的金屬離子所組成的組中。 特別地，M2各自可以相同也可以不同，M2可以為Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb或Lu。
根據(jù)本發(fā)明的任意一方面，所述納米結(jié)構(gòu)材料可以選自由以下材料所組 成的組中NaM2F4、 LiM2F4、 KM2F4、 RbM2F4、 CsM2F4、 BeM2F5、 Be(M2)2F8、 MgM2F5、 Mg(M2)2F8、 CaM2F5、 Ca(M2)2F8、 SrM2F5、 Sr(M2)2F8、 BaLnF5和 Ba(M2)2F8M2F3、 M2F3、 M2C13、 M2Br3、 M213、 M2FCffir、 M2OF、 M20C1、 M2OBr、 M20S和(M2)2S3，其中，M2與上述所定義的相同。特別地，所述納 米結(jié)構(gòu)材料為NaYF4、 LiYF4、 BaYF5、 NaLaF4、 LaF3、 YF3、 BaY2F8、 NaGdF4 或GdF3。更特別地，所述納米結(jié)構(gòu)材料為NaYF4。
所述如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM！所示的至少一種化合物可以選自由
CF3COONa 和 CF3COOLi 所組成的組中。所述如式 [CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至少一種化合物可以選自由(CF3COO)3Y
和(CF3COO)3La所組成的組中。例如，所述如式[CX3(CX2)n(CH^COO]pMq
所示的至少一種化合物可以選自由(CF3COO)3Yb 、 (CF3COO)3Er 、 (CF3COO)3Tm和(CF3COO)3Ho所組成的組中。
根據(jù)本發(fā)明的任意一種方法制備的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料可以選自由 NaM2F4: Mq、 LiM2F4:Mq、 KM2F4:Mq、 RbM2F4:Mq、 CsM2F4:Mq、 BeM2F5:Mq、 Be(M2)2F8:Mq 、 MgM2F5:Mq、 Mg(M2)2F8:Mq、 CaM2F5:Mq、 Ca(M2)2F8:Mq、 SrM2F5:Mq、 Sr(M2)2F8:Mq、 BaM2F5:Mq、 Ba(M2)2F8:Mq、 M2F3:Mq、 M2Cl3:Mq、 M2Br3:Mq、 M2I3:Mq、 M2FCmr:Mq、 M2OF:Mq、 M2OCl:Mq、 M2OBr:Mq、 M2OS:Mq
和(M2)2S3:Mq所組成的組中；其中，M2和Mq與上述所定義的相同。特別地，
Mq各自可以相同或不同，并且Mq選自由Yb、 Er、 Tm和Ho所組成的組中。
特別地，如M,M2X。:Mq所示的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料為NaYF4:Yb,Er、 NaYF4:Yb,Tm、 NaYF4:Yb,Ho、 LiYF4:Yb，Er、 BaYF5:Yb,Er、 NaLaF4:Yb,Er 或YOF:Yb,Er。更特別地，所述納米結(jié)構(gòu)材料為NaYF4:Yb，Er、 NaYF4:Yb,Tm 或NaYF4:Yb,Ho。
根據(jù)另一個(gè)方面，可以在至少一種極性或非極性溶劑或者它們的混合物 的存在下，根據(jù)本發(fā)明任意一個(gè)方面的方法進(jìn)行混合或者處理?？梢允褂酶?種適合的極性或非極性的溶劑。例如，所述極性溶劑可以為水、甲醇、乙醇、 丙醇、丁醇、戊醇、己醇、酮、乙二醇、丙三醇、丙二醇、聚乙二醇、乙酸 乙酯和它們的組合。所述非極性的溶劑可以為油胺、十八烯、油酸、烷基胺、 二垸基胺、三垸基胺、烯基胺、二烯基胺、三烯基胺、烷基酸、鏈烯基酸、 三垸基膦、三烷基氧膦、磷酸三烷基酯、垸烴、烯烴、烷基醚、烯基醚或它 們的組合。
根據(jù)本發(fā)明的任意一方面的方法制備的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料可以具
有選自以下結(jié)構(gòu)中的一種結(jié)構(gòu)六方相、立方相、四方相、菱方相、正交相、 單斜相、三斜相和它們的組合。例如，根據(jù)本發(fā)明的任意一方面的方法制備 的納米結(jié)構(gòu)材料可以具有選自以下結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)六方相、立方相、四方 相、菱方相、正交相、單斜相、三斜相和它們的組合。特別地，所述納米結(jié)
構(gòu)材料具有六方相點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。更特別地，所述納米結(jié)構(gòu)材料為六方相NaYF4、 六方相NaYF4:Yb， Er、六方相NaYF4:Yb， Tm或六方相NaYF4:Yb, Ho。
根據(jù)本發(fā)明的任意一方面的方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料可以包括尺寸 Sl000nm的至少一維。例如，Sl00nm;特別地，小于50nrn。特別地，所述 納米結(jié)構(gòu)材料包括尺寸《5nm的至少一維。更特別地，至少一維的尺寸
根據(jù)本發(fā)明的任意一方面的方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料可以為以下形式 納米顆粒、納米膜或單塊。特別地，所述至少一種納米結(jié)構(gòu)材料可以為至少
一種納米顆粒，并且所述納米顆粒的平均直徑S1000nm。例如，S100nm;特 別地，小于50nm。特別地，所述納米顆粒的平均直徑SlOnm。所述納米顆 粒包括芯納米顆粒或芯-殼納米顆粒。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種上述納米結(jié)構(gòu)材料的制備 方法，其中，所述納米顆粒為芯納米顆粒的形式；并且該方法還包括在所 述芯上施用至少一種有機(jī)和/或無機(jī)材料(殼)，以得到芯-殼納米顆粒。根據(jù)本 發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種上述納米結(jié)構(gòu)材料的制備方法，其中， 所述納米顆粒為芯納米顆粒的形式，并且所述納米顆粒還包括施用在所述芯 上的至少一種有機(jī)和/或無機(jī)材料，以得到芯-殼納米顆粒。在所述芯上可以 連續(xù)施用或非連續(xù)施用所述殼。
所述芯-殼納米顆粒的殼可以包括有機(jī)殼材料或無機(jī)殼材料。所述殼可 以包括化學(xué)式為M,M2Xn或]V^M2Xn:Mq的材料，其中，M!、 M2、 X、 n和 Mq各自與上述所定義的相同。例如，所述有機(jī)殼材料包括至少一種聚合物、 表面活性劑、脂質(zhì)或它們的組合。任何合適的聚合物、表面活性劑或脂質(zhì)均 可以用于本發(fā)明的目的。
所述無機(jī)殼材料可以包括NaM2F4、 LiM2F4、 KM2F4、 RbM2F4、 CsM2F4、 BeM2F5、 Be(M2)2F8、 MgM2F5、 Mg(M2)2F8、 CaM2F5、 Ca(M2)2F8、 SrM2F5、 Sr(M2)2F8、 BaLnF5、 Ba(M2)2F8M2F3、 M2F3、 M2C13、 M2Br3、 M2I3、 M2FClBr、 M2OF、 M2OCl、 M2OBr、 M2OS fB(M2)2S3，其中，M2各自相同或不同，并 且M2選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb禾卩Lu; Si02; Ti02; ZnS;或它們的組合所組成的組中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，可以通過添加至少一種表面活性劑、脂質(zhì)、 聚合物、無機(jī)材料、或它們的組合對所述納米結(jié)構(gòu)材料的表面進(jìn)行改性?？?以使用任何適合的表面活性劑、脂質(zhì)、聚合物或無機(jī)材料。例如，所述表面
活性劑可以具有式(I)所示的結(jié)構(gòu)
<formula>formula see original document page 29</formula>
其中，
J各自相同或不同，并且1S^9; K各自相同或不同，并且0^K^9; S各自相同或不同，并且03^9; Z各自相同或不同，并且1^Z^9; W各自相同或不同，并且(^W^9;
y各自相同或不同，并且0^^9;
r1、 r2、 r3、 W和rS各自相同或不同，并且獨(dú)立地選自由h、取代的 或未取代的Ci-Q的烷基、取代的或未取代的C,-C6的芳基、HS、 COOH、
NH2和OH所組成的組中；
W各自相同或不同，并且選自由COOH、麗2、 OH、 P:O和P所組成
的組中；
條件是s+y〈10。
所述表面活性劑可以為親水性的、疏水性的和/或兩性的表面活性劑。 根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種上述納米結(jié)構(gòu)材料的制備 方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料上附著有生物分子。所述生物分子是任何合 適的生物分子。例如，所述生物分子可以選自由蛋白質(zhì)、核酸、核苷、核苷 酸、DNA、激素、氨基酸、肽、擬肽(peptidomimetic)、 RNA、脂質(zhì)、白蛋 白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維生素、神經(jīng)遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、二 糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、多聚糖和它們的混合物所組成的組中。
本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述的任意一方面的方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了如式M,M2Xn:Mq所示的結(jié)構(gòu)
的納米結(jié)構(gòu)材料，其中，Mp M2、 X、 n和Mq與上述所定義的相同。所述 納米結(jié)構(gòu)材料可以具有六方相點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，并且該納米結(jié)構(gòu)材料包括尺寸< 50nm的至少一維。特別地，S10nm的至少一維。
根據(jù)特別的一方面，本發(fā)明提供了如式MiM2Xn:Mq所示的納米結(jié)構(gòu)材
料，其中，M，、 M2、 X、 n和Mq與上述所定義的相同，其中，所述納米結(jié) 構(gòu)材料具有六方相點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，并且該納米結(jié)構(gòu)材料包括尺寸〈50nm的至少 一維，條件是，所述納米結(jié)構(gòu)材料不是LaF3:Yb，Er、 LaF3:Yb,Ho或 LaF3:Yb,Tm。特別地，至少一維^10nm或-nm。更特別地，所述納米結(jié)構(gòu) 材料為六方相NaYF4:Mq。例如，NaYF4:Mq為NaYF4:Yb，Er、 NaYF4:Yb,Ho 或NaYF4:Yb,Tm。
本發(fā)明還提供了一種制品，該制品包括上述任意一種納米結(jié)構(gòu)材料。所 述制品可以為以下制品中的至少一種顯示裝置、太陽能電池、光學(xué)數(shù)據(jù)存
儲器、生物探針、用于給藥的載體、燈、發(fā)光二極管(LED)、液晶顯示器 (LCD)、耐磨材料、激光器、光學(xué)放大器和/或用于生物成像的設(shè)備。
本發(fā)明另一方面提供了一種試劑盒，該試劑盒包括上述至少一種納米結(jié) 構(gòu)材料和至少一種生物分子。所述生物分子可以為任何適合的生物分子。例 如，所述生物分子可以選自由以下物質(zhì)所組成的組中蛋白質(zhì)、核酸、核苷、 核苷酸、DNA、激素、氨基酸、肽、擬肽、RNA、脂質(zhì)、白蛋白、抗體、磷 脂、糖脂、固醇、維生素、神經(jīng)遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、二糖、單糖、寡 肽、多肽、低聚糖、多聚糖和它們的混合物。
本發(fā)明還提供了一種生物成像和/或生物檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 至少一種納米結(jié)構(gòu)材料，該納米結(jié)構(gòu)材料是根據(jù)本發(fā)明任意一方面的方
法制備的；
至少一種生物分子；
至少一種激發(fā)源；和
至少一種裝置，該裝置用于向所述系統(tǒng)傳送激發(fā)源。 所述生物分子可以為各種適合的生物分子。例如，所述生物分子可以選
自由以下物質(zhì)所組成的組中蛋白質(zhì)、核酸、核苷、核苷酸、DNA、激素、 氨基酸、肽、擬肽、RNA、脂質(zhì)、白蛋白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維生
素、神經(jīng)遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、二糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、多 聚糖和它們的混合物。
所述激發(fā)源可以為各種合適的激發(fā)源。例如，所述激發(fā)源可以為近紅外
線。所述近紅外線的波長為980nm。用于向所述系統(tǒng)傳送激發(fā)源的裝置可以 為各種合適的用于傳送的裝置。例如，用于傳送的裝置可以為光導(dǎo)纖維、內(nèi) 視鏡、外部光源和/或外部激光。
本發(fā)明另一方面提供了一種使至少一種疏水結(jié)構(gòu)成為親水性的改性方 法，該方法包括在所述結(jié)構(gòu)的表面上施用至少一種改性劑，以得到結(jié)構(gòu)-改 性劑復(fù)合物，其中，所述改性劑為表面活性劑、脂質(zhì)、聚合物和/或無機(jī)材料。 所述結(jié)構(gòu)可以為上述納米結(jié)構(gòu)材料?？梢允褂酶鞣N適合的表面活性劑、脂質(zhì)、 聚合物和/或無機(jī)材料。所述方法可以包括在所述結(jié)構(gòu)的表面上施用第一改性 劑；和施用親水的第二改性劑，以得到結(jié)構(gòu)-第一改性劑-第二改性劑復(fù)合物; 其中，所述第一和/或第二改性劑為表面活性劑、脂質(zhì)、聚合物和/或無機(jī)材 料。所述方法還可以包括在所述結(jié)構(gòu)上施用至少一種親水的表面活性劑，以 得到結(jié)構(gòu)-表面活性劑復(fù)合物。


圖1顯示了(a)芯納米顆粒和(b)芯/殼納米顆粒和膜的圖解；
圖2顯示了(a)芯和(b)芯/殼結(jié)構(gòu)的NaYF4:Yb,Er(Tm)/NaYF4納米顆粒的 圖解；
圖3顯示了(a)聚丙烯酸(PAA)包覆的NaYF4:Yb,Er(Tm)/NaYF4納米顆粒 和(b)聚乙二醇-磷脂包覆的NaYF4:Yb，Er(Tm)/NaYF4納米顆粒的圖解；
圖4顯示了脂質(zhì)的三個(gè)例子的結(jié)構(gòu)(a) 18:0 mPEG2000PE 、 (b)DSPE-PEG (2000)羧酸和(c) DSPE-PEG(2000)維生素H;
圖5顯示了六方相NaYF4:Yb,Er和NaYF4:Yb,Tm納米顆粒在放大倍數(shù) 為(a)50K和(b)150K時(shí)的透射電鏡(TEM)照片，并顯示了六方相NaYF4:Yb,Er 和NaYF4:Yb，Tm納米顆粒的(c)X射線衍射(XRD)圖和(d)選區(qū)電子衍射 (SAED)圖6顯示了六方相(i) NaYF4:Yb,Er和(ii) NaYF4:Yb,Tm納米顆粒的(a)熒 光光譜和(b)熒光照片，激發(fā)源為980nm的近紅外線激光；
圖7顯示了立方相NaYF4:Yb,Er和NaYF4:Yb,Tm納米顆粒的(a)TEM照 片和(b)XRD圖8顯示了(a)NaYF4:Yb，Er芯、(b) NaYF4:Yb,Er(Tm)/NaYF4芯/殼的TEM 照片，和(c)芯納米顆粒、芯/殼納米顆粒的XRD圖9顯示了(a)芯、芯/殼和PAA包覆的芯/殼NaYF4:Yb，Er的熒光光譜， 和(b)NaYF4:Yb,Tm納米顆粒的的熒光光譜，激發(fā)源為980nm的近紅外線激 光；
圖10顯示了(a)芯、芯/殼和PAA包覆的芯/殼NaYF4:Yb,Er的熒光照片， 和(b)NaYF4:Yb,Tm納米顆粒的的熒光照片，激發(fā)源為980nm的近紅外線激 光；
圖11顯示了 LiYF4納米顆粒的TEM照片(a)和XRD圖(b); 圖12顯示了 BaYF5納米顆粒的TEM照片(a)和SAED圖(c);圖12(b) 顯示了 BaYF5納米顆粒在放大倍數(shù)更大時(shí)的TEM照片；
圖13顯示了 NaLaF4納米顆粒的TEM照片(a)和SAED圖(c);圖13(b)
顯示了 NaLaF4納米顆粒在放大倍數(shù)更大時(shí)的TEM照片；
圖14顯示了 LiYF4、 BaYF5和NaLaF4納米顆粒的XRD圖15顯示了 Yb-Er共包覆的LiYF4、 BaYFs和NaLaF4納米顆粒的熒光
光譜；
圖16顯示了LaF3納米顆粒的TEM照片； 圖17顯示了 YF3納米顆粒的TEM照片；
圖18顯示了 NaYF4:20°/。Yb,2%Er納米顆粒的TEM照片(a)，和該納米 顆粒在己烷中的增頻轉(zhuǎn)換熒光(b)，激發(fā)源為功率密度為1W的980nm的近 紅外線激光；
圖19顯示了在油胺作為表面活性劑時(shí)，在1-十八烯中于30CTC溫度下 反應(yīng)1小時(shí)得到的NaYF4:Yb,Er納米顆粒的TEM照片；
圖20顯示了在十八胺作為表面活性劑時(shí)，在二十四垸中于34(TC溫度下 反應(yīng)30分鐘得到的NaYF4:Yb,Er納米顆粒的TEM照片；
圖21顯示了位于玻璃基底的NaYF4:Yb，Er薄膜，在980nm的近紅外線 激發(fā)源下，觀察到綠色的發(fā)射光(如箭頭所示)；
圖22顯示了位于玻璃基底的YOF:Yb,Er薄膜，在980nm的近紅外線激 發(fā)源下，觀察到紅色的發(fā)射光(如箭頭所示)；
圖23顯示了通過動態(tài)光散射技術(shù)得到的PAA聚合物包覆的NaYF4:Yb, Er/NaYF4納米顆粒的大小分布；
圖24顯示了分別在油胺中于300°C、 32(TC和33(TC下反應(yīng)1小時(shí)合成 的NaYF4:20% Yb2%Er納米顆粒的XRD圖；立方相的顆粒為用星號標(biāo)記的 峰，線狀光譜中較低部分為計(jì)算得到的六方相NaYF4;
圖25顯示了(a)在2ml的油酸和8ml的油胺溶液中于33(TC下反應(yīng)1小 時(shí)制備的NaYF4: Yb,Er納米顆粒的TEM圖像;(b)顯示了占優(yōu)勢的四方相(用
星號標(biāo)記)和六方相的XRD圖；線狀光譜(b)為計(jì)算得到的六方相NaYF4。
具體實(shí)施例方式
為了方便，本說明書中提及的期刊書目的參考文獻(xiàn)以參考文獻(xiàn)列表的形 式加入到實(shí)施例部分的后面。這些期刊書目參考文獻(xiàn)的全文引入本文作為參 考。
本發(fā)明提供了一種具有適用于例如生物成像和生物檢測的尺寸的納米 結(jié)構(gòu)材料的制備方法。為了得到適合尺寸的納米結(jié)構(gòu)材料，控制得到的納米 結(jié)構(gòu)材料的晶體結(jié)構(gòu)以及納米結(jié)構(gòu)材料的大小分布是有益的。優(yōu)選窄尺寸分 布。例如，所述納米結(jié)構(gòu)材料可以用于生物分子的生物成像和生物檢測。
根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于制備如式M,M2Xn所
示的至少 一 種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法包括對如式[CX3(CX2)n(CH2)m
COO]pM!所示的至少一種化合物和如式[CX3(CX2)n(CH2)m COO]pM2所示的
至少一種化合物進(jìn)行處理(混合)的步驟， 其中，
X各自相同或不同，并且X選自由鹵素、O、 S、 Se、 Te、 N、 P禾口 As
所組成的組中；
n各自相同或不同，并且0^^10; m各自相同或不同，并且0^r^lO; p各自相同或不同，并且1^^5;
Mi各自相同或不同，并且M,選自由Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Fr、 Be、 Mg、 Ca、 Sr、 Ba、 Ra和NH4所組成的組中；
M2各自相同或不同，并且M2為金屬離子。
特別地，所述處理步驟包括使如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM,所示的 至少一種化合物和如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至少一種化合物反 應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于制備如式M,M2Xn:Mq 所示的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法包括對如式[CX3(CX2)n(CH2)m COO]pM,所示的至少一種化合物、如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至 少一種化合物和如式[CX3(CX丄(CH。m COO]p Mq所示的至少一種化合物進(jìn)
行處理(混合)的步驟， 其中，
Mq各自相同或不同，并且Mq選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中； n、 m、 p、 X、 M!和M2與上述所定義的相同；禾口 q各自相同或不同，并且0^qSl0。
特別地，所述處理步驟包括使如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM!所示的 至少一種化合物、如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至少一種化合物、 和如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pMq所示的至少一種化合物反應(yīng)。
本發(fā)明的任何一個(gè)方面的方法中的處理可以在至少一種能量源的存在 下進(jìn)行。因此，所述方法還可以涉及根據(jù)本發(fā)明任何一個(gè)方面的方法，其中， 該方法包括在至少一種能量源的存在下對所述化合物進(jìn)行處理(或混合)。
例如，所述能量源可以為光源、電源、熱源(thermal source)、磁源、熱源(heat source)、和它們的組合。所述至少一種能量源還可以包括微波輔助加熱、近 紅外線輔助加熱(NIR)、紅外線輔助加熱(IR)、激光加熱、X-射線加熱。根據(jù) 特殊的一個(gè)方面，所述至少一種能量源為熱源。所述處理可以在溫度最高為 100(TC的溫度下進(jìn)行。特別地，所述處理在200-40(TC的溫度下進(jìn)行，更尤 其是，所述處理在300-350。C的溫度下進(jìn)行。例如，所述處理可以在330°C 的溫度下進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種制備如式M2Xn所示的至
少一種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法包括在至少一種能量源的存在下對如式pM2所示的至少一種化合物進(jìn)行處理，或者任選地將 如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至少 一 種化合物與pMq所示的至少一種化合物進(jìn)行混合，
其中，
X各自相同或不同，并且X選自由鹵素、O、 S、 Se、 Te、 N、 P禾口 As 所組成的組中；
n各自相同或不同，并且0^^10; m各自相同或不同，并且0^m^lO; p各自相同或不同，并且13《； M2各自相同或不同，并且M2為金屬離子；和
Mq與上文所定義的相同。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種用于制備如式M2Xn:Mq 所示的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法包括在至少一種能量源的存在 下對如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至少 一 種化合物和如式pMq所示的至少一種化合物進(jìn)行處理(混合)的步驟，
其中，
Mq各自相同或不同，并且Mq選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中； n、 m、 p、 X、 M!和M2與上述所定義的相同； q各自相同或不同，并且0^q^10。
特別地，所述處理步驟包括使如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至
少一種化合物和如式[CX3(CX2)n(CH2;u:00]p Mq所示的至少一種化合物進(jìn) 行反應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的任意一方面，M2各自可以相同也可以不同，可以為任何適合的金屬離子。例如，M2各自可以相同或不同，可以為過渡金屬離子、 內(nèi)過渡金屬離子、或第I族至第VI族的金屬離子。特別地，M2各自可以選
自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、
Yb和Lu所組成的組中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種方法，該方法包括如下步
驟
CXs(CX2)^(CH2)^COOiM + 能量源 m m m my
cx3(cx2)^cH2wcooy^ 目匕爐j ,2 HMq
+."".+CXa(CX2)w(CH2"COOp^ 逾劉 納米結(jié)構(gòu)材料
+表面活性劑(任選)
其中，X各自相同或不同，可以為鹵素，例如F、 Cl、 Br、 I; M,各自 相同或不同，并且Mi可以分別選自由NH4、第一和第二主族金屬離子所組 成的組中，所述第一和第二主族金屬離子如Li、 Na、 K、 Rb、 Cs、 Be、 Mg、 Ba、 Ca、 Sr; Mz-Mq各自相同或不同，并且可以選自由稀土金屬離子如Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb禾Q Lu所組成 的組中。
此外，0^1^10， 0Sn^10， lSpS5， 0$q$10。所述表面活性劑在已描述的 方法中是任選的。本發(fā)明可以使用如下文中所描述的任何合適的表面活性 劑、能量源和溶劑。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明還提供了一種方法，該方法包括以下 反應(yīng)
加熱
高沸點(diǎn)有機(jī)溶剤 納米結(jié)構(gòu)材一 M,、 M2、 n和Mq與上述所定義的的相同。例如，M,各自相同或不同， 并且M!可以分別選自由Na、 K、 Ba、 Li和NH4所組成的組中；M2各自相 同或不同，并且M2可以分別選自由Y、 La、 Gd和Lu所組成的組中。Mq
《FaCOOM^表面活性剤:右應(yīng):
各自相同或不同，并且Mq可以分別選自由Yb、 Er、 Ho、 Tm和它們的結(jié)合 (例如，Yb-Er、 Bb-Ho和Yb-Tm)所組成的組中。
根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面，Mq可以作為摻雜劑。所述摻雜劑可以為 以較低的濃度加入到化合物中以改變所述化合物的某些性質(zhì)的雜質(zhì)。例如， 所述摻雜劑的加入濃度可以為千分之一至千萬分之一。應(yīng)該理解的是，摻雜 劑并不使其加入的化合物的晶格結(jié)構(gòu)發(fā)生改變。例如，可以在根據(jù)本發(fā)明的 任何一個(gè)方面的方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料中加入摻雜劑，以使納米結(jié)構(gòu)材料 能夠增加或增強(qiáng)某些性能。這些性能包括但不限制于光學(xué)性能、磁性能、 電學(xué)性能和熒光性能。
根據(jù)一個(gè)特殊的方面，根據(jù)本發(fā)明任何一個(gè)方面的方法制備得到的包括 Mq的納米結(jié)構(gòu)材料可以具有熒光性能。熒光是指通過能量源激發(fā)而發(fā)射的 任何波長的光。所述能量源可以為光源、電源、熱源、磁源或它們的組合。 所述光源可以為超高真空光源(UHV)、紫外光(UV)、近紅外線(NIR)、可視 光或X-射線。所述光源可以為任何波長的光源。所述光源的波長可以比發(fā) 射光的波長短。例如，具有在可視光范圍內(nèi)的發(fā)射的紫外激發(fā)。所述光源的 波長可以比發(fā)射的波長長，例如，具有可視發(fā)射的近紅外線激發(fā)。所述能量 源也可以稱為激發(fā)源。特別地，可以通過近紅外線對所述納米結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行 激發(fā)?？梢栽诳梢暤牟ㄩL下發(fā)射所述近紅外線?？梢栽?80nm下發(fā)射所述近 紅外線。所述激發(fā)源可以為激光源，例如，980nm的近紅外線激光。
根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面的方法中所用的化合物可以為固體或液體。
所述如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM,所示的至少一種化合物可以選自由
CF3COONa 禾卩 CF3COOLi 所組成的組中。所述如式 [CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至少一種化合物可以選自由(CF3COO)3Y
和(CF3COO)3La所組成的組中。所述如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pMq所示的
至少一種化合物可以選自由(CF3COO)3Yb、 (CF3COO)3Er、 (CF3COO)3Tm和
(CF3COO)3Ho所組成的組中。
為了得到合適的根據(jù)本發(fā)明任何一個(gè)方面的方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料， 控制在制備納米結(jié)構(gòu)材料過程中的參數(shù)是有益的。例如，所述方法中進(jìn)行處 理步驟時(shí)的條件將影響通過該方法制得的納米結(jié)構(gòu)材料。所述條件可以包括 根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面的方法中所用的能量源和/或各種溶劑。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述納米結(jié)構(gòu)材料被定義為包括至少一維的尺 寸為納米尺寸的組分的材料。
根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面的方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料可以包括尺寸 S1000nm的至少一維。例如，^100nm;特別地，^50nm;更特別地，小于 50nm。更特別地，所述納米結(jié)構(gòu)材料可以包括25nm的至少一維；進(jìn)一步 地，所述納米結(jié)構(gòu)材料可以包括30nm或5nm的至少一維。根據(jù)一個(gè)特別 的方面，通過本發(fā)明的任何方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料可以包括一維、二維、 三維、四維、五維、六維或更多維，每維各自的尺寸為^1000nm、 Sl00nm、 ^50nm、小于50、 ^25nm、 S10nm或S5nm。根據(jù)更特別的方面，通過本發(fā) 明的方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料可以包括一維、二維、三維、四維、五維、六 維或更多維，每維各自的尺寸為小于50、 ^25nm、 ^10nm或S5nm。所述維 可以指所述納米結(jié)構(gòu)材料的平均直徑。
根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面的方法中的處理可以在至少一種能量源的 存在下進(jìn)行。因此，所述方法還可以是指根據(jù)本發(fā)明任何一個(gè)方面的方法， 其中，該方法包括在至少一種能量源的存在下對所述化合物進(jìn)行處理。例如， 所述能量源可以為光源、電源、熱源(thermal source)、磁源、熱源(heat source)、 和它們的組合。所述至少一種能量源還可以包括微波輔助加熱、近紅外線輔 助加熱(NIR)、紅外線輔助加熱(IR)、激光加熱、X-射線加熱。根據(jù)特殊的一 個(gè)方面，所述至少一種能量源為熱源。所述處理可以在溫度最高為IOO(TC的 條件下進(jìn)行。特別地，所述處理可以在200-40(TC的溫度下進(jìn)行，更特別地，
所述處理可以在300-35(TC的溫度下進(jìn)行。例如，所述處理可以在33(TC的 溫度下進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面的方法中的處理步驟可以在至少一種溶劑 的存在下進(jìn)行。所述溶劑可以被定義為能夠溶解固體、液體或氣體化合物而 形成溶液的流體相(例如，液體、氣體或等離子體(plasma))。所述至少一 種溶劑可以為極性溶劑、非劑型溶劑、或它們的混合物。本發(fā)明可以使用任 何適合的極性溶劑和非極性溶劑。
例如，所述極性溶劑可以選自由以下物質(zhì)所組成的組中水、甲醇、乙 醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、酮、乙二醇、丙三醇、丙二醇、聚乙二醇、 乙酸乙酯和它們的組合。
所述非極性溶劑可以選自由以下物質(zhì)所組成的組中油胺、十八烯、油
酸、烷基胺、二烷基胺、三烷基胺、烯基胺、二烯基胺、三烯基胺、垸基酸、 鏈烯基酸、三垸基膦、三垸基氧膦、磷酸三垸基酯、垸烴、烯烴、烷基醚、 烯基醚和它們的組合。
所述至少一種溶劑可以為有機(jī)溶劑、無機(jī)溶劑、或它們的混合物。所述 有機(jī)溶劑的例子包括含有碳原子的溶劑，例如，丙酮、醇、苯、粗苯、二硫 化碳、四氯化碳、氯仿、醚、乙酸乙酯、糠醛、汽油、甲苯、松節(jié)油、二甲 苯、混合二甲苯、十八烷、二十四烷、油胺或油酸。所述無機(jī)溶劑為不含有 碳原子的溶劑，例如，水。
根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面的方法制備得到的納米結(jié)構(gòu)材料可以選自
由以下材料所組成的組中NaM2F4、 LiM2F4、 KM2F4、 RbM2F4、 CsM2F4、 BeM2F5、 Be(M2)2F8、 MgM2F5、 Mg(M2)2F8、 CaM2F5、 Ca(M2)2F8、 SrM2F5、 Sr(M2)2F8、 BaLnF5、 Ba(M2)2F8M2F3、 M2F3、 M2C13、 M2Br3、 M2I3、 M2FClBr、 M2OF、 M20C1、 M2OBr、 M2OS禾口(M2)2S3，其中，M2與上文所定義的相同。 特別地，M2各自相同或不同，并且M2可以選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中。特別 地，所述納米結(jié)構(gòu)材料為NaYF4、 LiYF4、 BaYF4、 NaLaF4、 LaF3、 YF3、 CeF3、 GdF3或YOL。更特別地，所述納米結(jié)構(gòu)材料為NaYF4。
根據(jù)一個(gè)特別的方面，通過本發(fā)明的任何一個(gè)方面的方法制備得到的納 米結(jié)構(gòu)材料可以選自由以下材料所組成的組中NaM2F4:Mq、 LiM2F4:Mq、 KM2F4:Mq、 RbM2F4:Mq、 CsM2F4:Mq、 BeM2F5:Mq、 Be(M2)2F8:Mq、 MgM2F5:Mq、 Mg(M2)2F8:Mq 、 CaM2F5:Mq、 Ca(M2)2F8:Mq 、 SrM2F5:Mq、 Sr(M2)2F8:Mq 、 BaM2F5:Mq、 Ba(M2)2F8:Mq 、 M2F3:Mq、 M2Cl3:Mq、 M2Br3:Mq、 M2I3:Mq、 M2FCmr:Mq、 M2OF:Mq、 M2OCl:Mq、 M2OBr:Mq、 M20S:Mq和(M2)2S3:Mq所 組成的組中；其中，M2和Mq與上述所定義的相同。特別地，M2各自相同 或不同，并且M2可以選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中，且Mq各自相同或不同， 并且Mq選自由Yb、 Er、 Tm和Ho所組成的組中。特別地，所述納米結(jié)構(gòu) 材料為NaYF4:Yb,Er 、 NaYF4:Yb,Tm 、 NaYF4:Yb，Ho 、 LiYF4:Yb,Er 、 BaYF5:Yb，Er、NaLaF4:Yb，Er、LaF3:Yb，Er、CeF3:Yb,Er、GdF3:Yb，Er、YF3:Yb,Er、 YOF:Yb,Er、 LaF3:Yb,Tm 、 CeF3:Yb,Tm 、 GdF3:Yb，Tm 、 YF3:Yb，Tm或 YOF:Yb，Tm。更特別地，所述納米結(jié)構(gòu)材料為NaYF4:Yb，Er、 NaYF4:Yb，Tm 或NaYF4:Yb,Ho。
根據(jù)本發(fā)明的任意一方面的方法制備的所述納米結(jié)構(gòu)材料可以具有選
自以下結(jié)構(gòu)中的一種結(jié)構(gòu)六方相、立方相、四方相、菱方相、正交相、單 斜相、三斜相和它們的組合。特別地，根據(jù)本發(fā)明的任意一方面的方法制備 的所述納米結(jié)構(gòu)材料可以具有選自以下結(jié)構(gòu)的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)六方相、立方相、 四方相、菱方相、正交相、單斜相、三斜相和它們的組合。應(yīng)當(dāng)理解的是， 為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，所述納米結(jié)構(gòu)材料的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)表示所述材料根據(jù)軸 向系統(tǒng)的分組。每種點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)由一組具有特定的幾何排列的三方軸向組成。
所述納米結(jié)構(gòu)材料的點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)可以決定該材料的性質(zhì)中的一部分性質(zhì)，例 如，電學(xué)性質(zhì)和光學(xué)性質(zhì)。
特別地，所述納米結(jié)構(gòu)材料具有六方相點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)。例如，所述納米結(jié)構(gòu)
材料為六方相NaYF4。更特別地，所述納米結(jié)構(gòu)材料可以為六方相 NaYF4:Yb，Yb，Er、六方相NaYF4:Yb，Tm或六方相NaYF4:Yb，Ho。
根據(jù)本發(fā)明的任意一方面的方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料可以為以下形式 納米顆粒、納米膜或單塊。例如，所述納米結(jié)構(gòu)材料可以為至少一種納米顆 粒，并且所述納米顆粒的平均直徑為^1000nm、 SlOOnm、 <50nm、 ^25nm、 SlOnm或^5nm。更特別地，所述納米顆粒的平均直徑為^10nm。
所述納米結(jié)構(gòu)材料可以為至少一種納米膜。所述納米膜的厚度可以為 O.lnm-lmm。特別地，所述納米膜的厚度可以相同或小于500nm、 400nm、 300nm、 200nm、 100nm、 50nm、 25nm、 20認(rèn)、15誰、10nm或5nm。所述 納米膜可以為單層或多層，其中，所述納米膜的每一層可以與其它層相同或 不同?？梢允褂冒ń糠ɑ蛐糠ㄔ趦?nèi)的方法通過沉積顆粒來制備所述納 米膜。
所述納米顆粒可以包括芯納米顆粒和/或芯-殼納米顆粒。所述殼可以與 芯的材料相同或不同。所述芯納米顆粒和芯-殼納米顆粒的圖解分別如圖1 (a)和圖1 (b)所示。圖1 (a)顯示了在其表面具有至少一種表面活性劑 的芯納米顆粒。圖1 (b)顯示了在其殼上具有至少一種表面活性劑的芯-殼 納米顆粒。圖2顯示了芯與殼為相同的材料NaYF4的納米結(jié)構(gòu)顆粒。例如， 所述納米顆?？梢詾樾炯{米顆粒，并且該納米顆粒進(jìn)一步還包括施用在其芯 上的至少一種有機(jī)和/或無機(jī)材料(殼)，以得到芯-殼納米顆粒。因此，根據(jù) 本發(fā)明的任意一個(gè)方面的方法可以進(jìn)一步包括以下步驟在所述芯上施用至 少一種有機(jī)和/或無機(jī)材料(殼)，以得到芯-殼納米顆粒。
如上所述，所述納米顆?？梢园ㄓ袡C(jī)和/或無機(jī)材料(殼)。所述有機(jī)
和/或無機(jī)材料(殼)可以連續(xù)地或非連續(xù)地被施用在^f述芯上。根據(jù)一個(gè)牛寺 別的方面，所述殼材料具有M,M2Xn或M,M2Xn:Mq所示的結(jié)構(gòu)，其中，M,、
M2、 X、 n和Mq與上述定義的相同。例如，所述殼材料可以包括選自以下 材料所組成的組中的材料NaM2F4、 LiM2F4、 KM2F4、 RbM2F4、 CsM2F4、 BeM2F5、 Be(M2)2F8、 MgM2F5、 Mg(M2)2F8、 CaM2F5、 Ca(M2)2F8、 SrM2F5、 Sr(M2)2F8、 BaLnF5、 Ba(M2)2F8M2F3、 M2F3、 M2C13、 M2Br3、 M2I3、 M2FCffir、 M2OF、 M20C1、 M2OBr、 M2OS和(]^2)283，其中，M2與上文所定義的相同。 特別地，M2各自相同或不同，并且M2可以選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中。
根據(jù)另一個(gè)特別的方面，所述有機(jī)殼材料可以包括至少一種聚合物、表 面活性劑、脂質(zhì)或它們的組合。例如，所述聚合物可以選自由以下材料所組 成的組中聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚乳 酸(PLA)和它們的組合。為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，表面活性劑應(yīng)當(dāng)理解為能 夠降低表面張力的表面激活劑。所述表面活性劑可以既含有親水性的組分又 含有疏水性的組分，并且所述表面活性劑在有機(jī)溶劑和水溶劑中可以為半溶 解性的。例如，在溶液中，所述表面活性劑趨于聚集，并在流體與空氣之間 形成表面，該表面中疏水部分位于空氣一側(cè)親水部分位于液體一側(cè)。
所述無機(jī)殼材料可以包括以下材料中的任意一種NaM2F4、 LiM2F4、 KM2F4、 RbM2F4、 CsM2F4、 BeM2F5、 Be(M2)2F8、 MgM2F5、 Mg(M2)2F8、 CaM2F5、 Ca(M2)2F8、 SrM2F5、 Sr(M2)2F8、 BaLnF5、 Ba(M2)2F8M2F3 、 M2F3、 M2C13、 M2Br3、 M2I3、 MzFC舊r、 M2OF、 M20C1、 M2OBr、 M2OS禾口(]^2)283，其中， M2各自相同或不同，并且M2可以選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb禾卩Lu; Si02; Ti02; ZnS;或它 們的組合所組成的組中。
所述殼材料可以使納米結(jié)構(gòu)材料具有某些特性。例如，所述殼可以使納
米結(jié)構(gòu)材料具有更強(qiáng)的親水性、疏水性或兩性。特別地，為了使納米結(jié)構(gòu)材
料能夠與生物分子如蛋白質(zhì)和DNA更好地結(jié)合，所述納米結(jié)構(gòu)材料可以制
成親水性的。
根據(jù)另一方面，可以對根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面的方法制備得到的納 米結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行表面改性。可以通過加入至少一種表面活性劑、脂質(zhì)、聚合 物、無機(jī)材料或它們的混合物對納米結(jié)構(gòu)材料的表面進(jìn)行改性。所述納米結(jié) 構(gòu)材料的表面可以被改性以使納米結(jié)構(gòu)材料具有某些特性。例如，所述納米 結(jié)構(gòu)材料的表面可以被改性，以使所述納米結(jié)構(gòu)材料具有更好的親水性、疏
水性或兩性。特別地，為了使納米結(jié)構(gòu)材料與生物分子如蛋白質(zhì)和DNA能 夠更好地結(jié)合，所述納米結(jié)構(gòu)材料可以為制成親水性的。可以通過表面活性 劑和/或脂質(zhì)使所述納米結(jié)構(gòu)材料具有更好的親水性。
根據(jù)一個(gè)特別的方面，可以通過以下方法中的任意一種對所述納米結(jié)構(gòu)
材料進(jìn)行表面改性
(a) 采用表面活性劑/脂質(zhì)進(jìn)行的改性
納米結(jié)構(gòu)材料+表面活性劑—納米結(jié)構(gòu)材料-表面活性劑復(fù)合物
(b) 表面活性劑/脂質(zhì)的置換
納米結(jié)構(gòu)材料-表面活性劑(1) +表面活性劑(2)—納米結(jié)構(gòu)材料-表 面活性劑(2)
(c) 在位于納米結(jié)構(gòu)材料的表面上的表面活性劑上粘結(jié)表面活性劑 納米結(jié)構(gòu)材料-表面活性劑(1)十表面活性劑(2)—納米結(jié)構(gòu)材料-表
面活性劑(1)-表面活性劑(2)。
應(yīng)當(dāng)理解的是，上述表面活性劑和脂質(zhì)可以替換使用。表面改性的納米 結(jié)構(gòu)材料的圖解如圖3所示。
可以通過至少一種脂質(zhì)來對納米結(jié)構(gòu)材料的表面進(jìn)行改性。所述脂質(zhì)可 以為任何適合的脂質(zhì)。例如，所述脂質(zhì)可以為磷脂、長鏈脂肪烴、脂質(zhì)多鏈、
梳狀脂質(zhì)-聚合物類固醇、富勒烯(fbllerene)、多聚氨基酸、天然或變性蛋白 質(zhì)、芳香烴、或部分或全部氟化的脂質(zhì)。特別地，所述脂質(zhì)可以具有如圖4(a)、
(b)和(c)所示的結(jié)構(gòu)。
特別地，可以通過至少一種表面活性劑對所述表面進(jìn)行改性。所述至少 一種表面活性劑可以吸附在所述納米結(jié)構(gòu)材料的表面。
根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面的表面活性劑可以為親水性的、疏水性的和 /或兩性的表面活性劑。所述表面活性劑可以具有下式所示的結(jié)構(gòu)
1 I
R2^ (式i)
其中，
J各自相同或不同，并且1^^9; K各自相同或不同，并且0^K^9; s各自相同或不同，并且0^S^9; Z各自相同或不同，并且bZ^9; W各自相同或不同，并且(^W^9;
y各自相同或不同，并且0^^9;
r1、 r2、 r3、 W和rS各自相同或不同，并且獨(dú)立地選自由h、取代的 或未取代的d-C6的烷基、取代的或未取代的d-C6的芳基、HS、 COOH、 NH2和oh所組成的組中；
r6各自相同或不同，并且選自由cooh、 nh2、 oh、 pk)和p所組成
的組中；
條件是s+y〈10。
本文中所用的術(shù)語"烷基"是指直鏈的或支鏈的、單價(jià)的、飽和脂肪鏈
的烷基，優(yōu)選碳原子數(shù)為1-6，包括正垸基、異烷基、新烷基和叔垸基。"烷 基"包括但不限于甲基、乙基、丙基、異丙基、丁基、異丁基、仲丁基、叔 丁基、戊基、異戊基、新戊基、己基、異己基、新己基等等；環(huán)烷基如環(huán)丙 基、環(huán)丁基、環(huán)戊基、環(huán)己基等等；所述環(huán)烷基可以是被取代的。所述烷基
可以被選自由以下基團(tuán)所組成的組中的基團(tuán)隨機(jī)地取代低級垸基，低級垸
氧基，低級烷基硫烷基(alkylsulfanyl)，低級烷硫基，低級烷基磺?；?，氧基， 羥基，巰基，被烷基任意取代的氨基，羧基，被烷基任意取代的氨基甲?；?， 被烷基任意取代的氨基磺?；?，被烷氧基、烷基或芳香基任意取代的硅氧基， 被烷氧基、烷基或芳香基任意取代的甲硅垸基，硝基，氰基，鹵素，低級全 氟烴基，允許的多重取代基。例如，"烷基"可以含有一個(gè)或多個(gè)O、 S、 S(O)
或S(0)2、 P、 P(O)、 P(0)2原子。
術(shù)語"芳香基"是指苯環(huán)或稠合一個(gè)或多個(gè)任意取代的苯環(huán)的任意取代 的苯環(huán)系統(tǒng)，所述一個(gè)或多個(gè)任意取代的苯環(huán)被選自由以下基團(tuán)所組成的組
中的基團(tuán)所取代低級垸基，低級烷氧基，低級垸基硫烷基，低級垸硫基， 低級烷基磺?；趸?，羥基，巰基，被烷基任意取代的氨基，羧基，四唑 基，被烷基任意取代的氨基甲酰基，被烷基任意取代的氨基磺?；?，酰基， 芳酰基，雜芳酰基，酰基氧基，芳?；趸s芳?；趸趸驶?， 被垸氧基、垸基、芳香基任意取代的硅氧基，被烷氧基、烷基、芳香基任意 取代的甲硅烷基，硝基，氰基，鹵素，低級全氟烴基，允許的多重取代基。 所述芳香基的例子包括但不限制于苯基、聯(lián)苯基、萘基、呋喃基、吡咯基、
苯硫基、吡啶基(pyridinyl)、吲哚基、苯并呋喃基、苯并噻吩基、喹啉基、 異喹啉基、咪唑基、噻唑基、吡嗪基、嘧啶基、嘌呤基(purinyl)和喋啶基等等。
術(shù)語"低級"是指碳原子數(shù)為1-6的基團(tuán)。
在.本發(fā)明中，可以使用在Sigma Aldrich catalogue, 2004-2005中描述的任
何適合的表面活性劑。特別地，使用的表面活性劑可以為以下表面活性劑中 的一種或它們的混合物
(i) 表面活性劑，該表面活性劑含有巰基和羧酸功能基團(tuán)，且所述表 明活性劑選自巰基琥珀酸、巰基苯甲酸、青霉胺、巰基丙酸基甘氨酸、巰基 乙酰乙酸、硫二丙酸和鹽酸半胱氨酸；
(ii) 表面活性劑，該表面活性劑含有巰基和氨基功能基團(tuán)，且所述表 明活性劑選自半胱氨酸、巰基乙胺、硫鳥嘌呤和硫代乙酰胺；
(iii) 表面活性劑，該表面活性劑含有巰基和羥基，且所述表明活性劑
選自巰基乙醇、硫二乙醇、硫葡糖、硫甘油和半胱氨酸-OH;
(iv) 半胱氨酸；禾口/或 (V)包括半胱氨酸的多肽。
例如，在式(I)所示的表面活性劑中，s+y的范圍為1-9、 1-8、 1-7、 1-6、 1-5、 1-4、 1-3、 1-2或l。特別地，s+y的范圍為l-4，優(yōu)選為1或2;并且 R1、 R2、 W和W各自獨(dú)立地不存在或者為H。更特別地，根據(jù)本發(fā)明任何 一個(gè)方面的表面活性劑可以為HSCH2COOH禾口/或HS(CH2)2COOH。 (v)中 的含有半胱氨酸的多肽可以為具有以下序列的多肽CDPGYIGSR (SEQ ID NO:l )。 SEQ ID NO:l為925-933的層粘連蛋白片段。特別地，所述表面活 性劑為聚丙烯酸、聚乙二醇600(HOOC-PEG-COOH) 、 ll-氨基H^—酸(AUA) 或它們的混合物。
根據(jù)另一個(gè)方面，所述生物分子可以附著在根據(jù)本發(fā)明任何一個(gè)方面的 方法制備得到的納米結(jié)構(gòu)材料上。因此，根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面的方法 還可以進(jìn)一步包括以下步驟使所述生物分子附著在納米結(jié)構(gòu)材料上。所述 生物分子可以通過化學(xué)或物理結(jié)合的方式附著在所述納米結(jié)構(gòu)材料上。所述 納米結(jié)構(gòu)材料上可以附著任何適合的生物分子。例如，所述生物分子可以選 自由以下物質(zhì)所組成的組中蛋白質(zhì)、核酸、核苷酸、核苷、DNA、荷爾蒙、
氨基酸、多肽、擬肽、RNA、脂質(zhì)、白蛋白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維 生素、神經(jīng)遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、二糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、
多聚糖和它們的混合物。特別地，所述生物分子為鏈霉親和素、抗體、DNA
或它們的組合。能夠附著在上文中描述的表面上的具有自由的氨基、羥基或
羧基的其它生物分子包括抗癌藥物，如碳鉑、奈達(dá)鉑、JM216、氨甲喋呤和 阿霉素；以及蛋白質(zhì)和糖蛋白，如赫賽汀。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，本發(fā)明提了一種納米結(jié)構(gòu)材料，該材料是通 過上述任意一種方法制備得到的。所述納米結(jié)構(gòu)材料可以進(jìn)一步包括至少一 種表面活性劑、脂質(zhì)和/或聚合物。如上文所述，所述納米結(jié)構(gòu)材料上可以附 著有合適的生物分子。
根據(jù)本發(fā)明的任何一個(gè)方面的納米結(jié)構(gòu)材料可以提供可以提供熒光染 料，該熒光染料可以嵌入在其它用于生成電流的半導(dǎo)體基質(zhì)中，或者與其它 用于生成電流的半導(dǎo)體基質(zhì)混合，或包覆有其它用于生成電流的半導(dǎo)體基 質(zhì)。例如，在光敏染料的太陽能電池中，近紅外線、可視光或紫外光的吸收 能夠產(chǎn)生電流。
根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種如式M,M2Xn:Mq所示的納米結(jié)構(gòu)
材料，其中，M,、 M2、 Mq、 X和n各自與上述所定義的相同，并且所述納 米結(jié)構(gòu)材料具有六方相(點(diǎn)陣)結(jié)構(gòu)并且包括尺寸為如下所述的至少一維 S1000nm、 $100 nm、 $50 nm、 <50 nm、 $25 nm、 ^10nm或^5nm。特別地， 所述納米結(jié)構(gòu)材料包括尺寸^10nm的至少一維。
特別地，本發(fā)明提供了如式M,M2Xn:Mq所示的納米結(jié)構(gòu)材料，其中，
Mp M2、 X、 n和Mq各自與上述所定義的相同，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料 具有六方相點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，并且包括尺寸<50 nm的至少一維，條件是，所述納 米結(jié)構(gòu)材料不是LaF3:Yb，Er、 LaF3:Yb,Ho或LaF3:Yb,Tm。更特別地，所述 納米結(jié)構(gòu)材料為六方相的NaYF4:Mq。例如，所述NaYF4:Mq為NaYF4:Yb，Er、
NaYF^:Yb，Ho或NaYF4:Yb，Tm。所述納米結(jié)構(gòu)材料具有六方相(點(diǎn)陣)結(jié)構(gòu)， 并且包括尺寸為如下所述的至少一維51000 nm、 $100 nm、 ^50 nm、 <50 nm、 S25nm、 Sl0nm或^5nm。特別地，所述納米結(jié)構(gòu)材料包括尺寸^10nm的至
少一維。
本發(fā)明還提供了一種包括如上所述的任何一種納米結(jié)構(gòu)顆粒的制品。例 如，所述制品可以為以下產(chǎn)品中的至少一種顯示裝置、太陽能電池、光學(xué) 數(shù)據(jù)存儲器、生物探針、用于給藥的載體、燈、發(fā)光二極管、液晶顯示器、 耐磨材料、激光器、光學(xué)放大器、低密度紅外成像儀、無汞熒光燈、等離子 顯示器(PDP)和/或用于生物成像的設(shè)備。例如，所述納米結(jié)構(gòu)材料(如
BaYF5、 BaY2F8、 LiYF4、 NaM2F4和M2F3)為近紅外發(fā)射離子(如Nd3+、 Er3+、 H031B Pr3+)的有效基質(zhì)；在這些式中，M2各自相同或不同，并且 M2與上述定義的相同。由于所述發(fā)射在電訊系統(tǒng)的范圍內(nèi)，因而所述納米 結(jié)構(gòu)材料可以用作電訊領(lǐng)域中的光學(xué)放大器。
BaYF5、 BaY2F8、 LiYF4、 NaM2F^n M2F3還可以為量子剪裁無機(jī)發(fā)光材 料的有效基質(zhì)；在這些式中，M2各自相同或不同，并且M2與上述定義的相 同；所述量子剪裁無機(jī)發(fā)光材料可以吸收高能量的真空紫外光子，并發(fā)射出 兩種或兩種以上的可視光子。因此，總的量子效率高于100%。這種納米結(jié) 構(gòu)材料的應(yīng)用包括無汞熒光燈和等離子體顯示器(PDP)。
油可分散的BaYF5、 BaY2F8、 LiYF4、 NaM2F4和^12^為可以作為耐磨 劑并且由于其具有摩擦性能和潤滑性能可以用作超高壓添加劑的納米結(jié)構(gòu) 材料；在這些式中，M2各自相同或不同，其定義與上文所定義的相同。
根據(jù)另一方面，本發(fā)明還提供了一種試劑盒，該試劑盒包括如上所述的 至少一種納米結(jié)構(gòu)材料和至少一種生物分子。所述生物分子可以為任何適合 的生物分子。例如，所述生物分子可以選自由以下物質(zhì)所組成的組中蛋白 質(zhì)、核酸、核苷、核苷酸、DNA、激素、氨基酸、肽、擬肽、RNA、脂質(zhì)、
白蛋白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維生素、神經(jīng)遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、 二糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、多聚糖和它們的混合物。特別地，所述 生物分子可以為鏈霉親和素、抗體、DNA或它們的組合。所述試劑盒還可 以包括如上所述的至少一種表面活性劑。所述試劑盒還可以包括適合的激發(fā) 源和/或用于傳遞在本文所描述的激發(fā)源的裝置。特別地，所述激發(fā)源為近紅
外線。更特別地，所述激發(fā)源是波長為980nm的近紅外線激光。用于傳遞激 發(fā)源的裝置可以為光導(dǎo)纖維或內(nèi)視鏡。所述試劑盒可以用于生物成像和/或生 物檢測。例如，所述試劑盒可以用于對組織樣本進(jìn)行標(biāo)記。例如，當(dāng)使用本 發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)材料對所述組織進(jìn)行標(biāo)記并提供激發(fā)源時(shí)，受到癌癥影響的 組織將會發(fā)出熒光，從而指示癌癥的存在。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種生物成像和/或生物檢測系統(tǒng)，該
系統(tǒng)包括
至少一種通過如上所述的方法制備得到的納米結(jié)構(gòu)材料； 至少一種生物分子；
至少一種激發(fā)源；和
至少一種裝置，該裝置用于向所述系統(tǒng)傳送激發(fā)源。
例如，所述系統(tǒng)可以用于檢測癌癥。特別地，通過本發(fā)明的納米結(jié)構(gòu)材 料對所述組織樣本進(jìn)行標(biāo)記。例如，當(dāng)提供激發(fā)源時(shí)，受到癌癥影響的組織 將會發(fā)出熒光，從而指示癌癥的存在。例如，當(dāng)提供激發(fā)源時(shí)，通過檢測納 米結(jié)構(gòu)材料的熒光，所述系統(tǒng)還可以用于檢測血液中存在的特殊病毒和生物 分子。
所述生物分子可以為任何合適的生物分子。例如，所述生物分子可以選 自由以下物質(zhì)所組成的組中蛋白質(zhì)、核酸、核苷、核苷酸、DNA、激素、 氨基酸、肽、擬肽、RNA、脂質(zhì)、白蛋白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維生 素、神經(jīng)遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、二糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、多
聚糖和它們的混合物。特別地，所述生物分子可以為鏈霉親和素、抗體、DNA 或它們的組合。
所述激發(fā)源可以為各種適合的激發(fā)源。例如，所述激發(fā)源可以為微波源、 近紅外線源、激光源、X-射線源或它們的組合。特別地，所述激發(fā)源可以為
近紅外線源。特別地，所述近紅外線源的波長為980nm。
可以使用適合的用于向所述系統(tǒng)傳送激發(fā)源的任何裝置。例如，所述用 于傳送的裝置可以選自由以下物質(zhì)所組成的組中光導(dǎo)纖維、內(nèi)視鏡、外部 光源、外部激光和它們的組合物。所述光纖維可以嵌入針中。所述激發(fā)源還 可以通過外皮表面進(jìn)行傳遞。
本發(fā)明還提供了根據(jù)如上所述的方法制備得到的納米結(jié)構(gòu)材料，該納米 結(jié)構(gòu)材料可以用作生物成像和/或生物分子檢測的熒光傳感器。例如，制備得 到的納米結(jié)構(gòu)材料可以用于標(biāo)記細(xì)胞或組織，并且通過熒光顯微鏡法來觀察 成像。所述納米結(jié)構(gòu)材料還可以用于標(biāo)記生物分子如蛋白質(zhì)并且檢測熒光信 號。
本發(fā)明還提供了一種對納米結(jié)構(gòu)材料的表面進(jìn)行改性的方法，所述改性 是為了改變、轉(zhuǎn)變或修改所述納米結(jié)構(gòu)材料的性質(zhì)。例如，可以通過添加至 少一種表面活性劑、脂質(zhì)、聚合物、無機(jī)材料或它們的混合物來進(jìn)行表面改 性。所述納米結(jié)構(gòu)材料可以為如上所述的納米結(jié)構(gòu)材料或任何其它的納米結(jié) 構(gòu)材料。所述表面改性也可以用于任何化合物、分子、結(jié)構(gòu)或材料。所述表 面改性可以如以上所述。例如，所述表面改性可以用于使疏水材料具有親水 性能。本發(fā)明還提供了一種用于對至少一種疏水性結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性而使其具有
親水性能的方法，該方法包括對所述結(jié)構(gòu)施用至少一種改性劑以得到結(jié)構(gòu)
-改性劑復(fù)合物，其中，所述改性劑為表面活性劑、脂質(zhì)、聚合物和/或無機(jī)
材料。所述結(jié)構(gòu)可以為如上所述的納米結(jié)構(gòu)材料。例如，所述方法可以包括: 對所述結(jié)構(gòu)施用至少一種第一改性劑；并進(jìn)一步施用親水性的第二改性劑以
得到結(jié)構(gòu)-第一改性劑-第二改性劑復(fù)合物，其中，所述第一和/或第二改性劑 可以為表面活性劑、脂質(zhì)、聚合物和/或無機(jī)材料?？梢允褂萌魏魏线m的表面 活性劑、脂質(zhì)、聚合物和/或無機(jī)材料。例如，可以使用上文中描述的表面活 性劑、脂質(zhì)、聚合物和/或無機(jī)材料作為第一和/或第二改性劑。根據(jù)一個(gè)特 別的方面，所述方法還包括在所述結(jié)構(gòu)上施用至少一種親水性表面活性劑以 得到結(jié)構(gòu)-表面活性劑復(fù)合物。
本發(fā)明還提供了一種改變位于所述納米結(jié)構(gòu)材料上的至少一種表面活 性劑的長度的方法，通過該方法以調(diào)整在所述表面活性劑上負(fù)載生物分子的 效率以及調(diào)整對近紅外線敏感的納米結(jié)構(gòu)材料的近紅外線光學(xué)性能。特別 地，可以通過改變至少一種表面活性劑的的鏈長度而實(shí)現(xiàn)所述改性，所述改 性決定了納米結(jié)構(gòu)材料表面上負(fù)載生物分子的改良的效率，和/或在光照射后 從該改良的納米結(jié)構(gòu)材料表面上釋放生物分子的改良的效率。
具有表面活性劑的納米結(jié)構(gòu)材料的表面改性有助于功能分子如生物分 子的結(jié)合。合適的表面活性劑具有對納米結(jié)構(gòu)材料和所需要的生物分子均具 有活性的功能基團(tuán)。表面活性劑與所述納米結(jié)構(gòu)材料之間的無機(jī)-有機(jī)表面 的相互作用可以用于調(diào)整(操作)使用了納米結(jié)構(gòu)材料的生物分子傳遞系統(tǒng) 的光學(xué)性能。對具有相同數(shù)量的功能基團(tuán)的各種表面活性劑，可以通過改變 所述表面活性劑的分子間作用以及通過表面活性劑鏈長度的差異而改變表 面活性劑-顆粒相互作用，對所述表面活性劑的反應(yīng)性和結(jié)合位點(diǎn)的數(shù)量進(jìn) 行改進(jìn)。通過改變表面活性劑的相互作用來控制結(jié)合密度是適用于相對于生 物分子的功能化作用的系統(tǒng)表面。
因此，本發(fā)明提供了一種調(diào)整納米結(jié)構(gòu)材料的生物分子負(fù)載效率的方 法，該方法包括改變吸附在納米結(jié)構(gòu)材料上的至少一種表面活性劑的鏈長 度；其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料通過根據(jù)本發(fā)明的任何一種實(shí)施方式的至少一 種表面活性劑進(jìn)行了表面改性的。
特別地，所述表面活性劑為如式(I)所示的表面活性劑中的至少一種表面 活性劑或它們的混合物。
特別地，所述方法為用于增加生物分子的負(fù)載效率的方法，該方法包括 改變?nèi)缟纤龅闹辽僖环N表面活性劑的鏈長度，以提高(增加)生物分子的 負(fù)載率。更特別地，所述表面活性劑為如式(I)所示的表面活性劑中的至少一 種表面活性劑或它們的混合物。
此外，本發(fā)明還提供了一種調(diào)整表面改性的納米結(jié)構(gòu)材料配體(傳感器) 與各自受體的結(jié)合親合力和/或結(jié)合識別能力的方法?？梢酝ㄟ^使其表面吸附 有至少一種表面活性劑而對所述納米結(jié)構(gòu)材料進(jìn)行表面改性。可以通過，例 如，改變表面活性劑的相互作用對特定種類的生物分子的結(jié)合力和結(jié)合識別 能力進(jìn)行調(diào)整，所述特定種類的生物分子即為負(fù)載于根據(jù)本發(fā)明任何一種實(shí) 施方式的表面改性的納米結(jié)構(gòu)材料上的配體(傳感器)。
如上所述的納米結(jié)構(gòu)材料可以用作生物探針。因此，可以通過較便宜的
980mn的半導(dǎo)體激光系統(tǒng)來代替較昂貴的Ti-Sa激光系統(tǒng)。從而使多光子顯 微鏡的價(jià)格可以與傳統(tǒng)的共聚焦顯微鏡的價(jià)格持平甚至更低。
對本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行了一般性地說明，通過參考以下實(shí)施例將使此部分 的內(nèi)容更加容易理解，但這些實(shí)施例僅為說明的目的，而不是用來限制本發(fā) 明的范圍。
實(shí)施例
技術(shù)特性描述
所述納米結(jié)構(gòu)材料的TEM圖像通過JEOL JEM3010透射電鏡得到。粉 末X-射線衍射光譜是使用D8 ADVANCE X-射線衍射儀通過Cu Ka放射物在 1.5406人處得到的。所述納米結(jié)構(gòu)材料的尺寸分布以及；-電位是通過使用動 態(tài)光散射儀(Nano-ZS, Malvem Instruments)確定的。增頻轉(zhuǎn)換熒光光譜是通過 LS-55熒光分光光度計(jì)(Perkin-Elmer)得到的，其中，在LS-55熒光分光光度
計(jì)中，使用外部9S0nm的激光二極管(1W，連續(xù)波的lm纖維，北京榜首 科技有限公司)替代分光光度計(jì)中的氙氣燈作為激發(fā)源。所述光譜儀在生物 發(fā)光模式下進(jìn)行操作，閘門時(shí)間為lms，延遲時(shí)間為lms，循環(huán)20ms，閃光 計(jì)數(shù)為l。為了進(jìn)行比較，使用相同濃度的以下溶液處于氯仿中的芯的膠 狀溶液、處于氯仿中的芯-殼的膠狀溶液、和處于水中的芯-殼-聚合物的膠狀。
實(shí)施例l:納米顆粒(芯或芯/殼結(jié)構(gòu))的合成
實(shí)施例1.1:六方相NaYF4:Yb,Er和NaYF4:Yb，Tm納米顆粒的合成 為了合成六方相NaYF4:20%Yb,2%Er和NaYF4:20%Yb，2%Tm納米顆 粒，將2mmo1的CF3COONa、 0.78mmol的(CF3COO)3Y、 0.2mmol的 (CF3COO)3Yb和0.02mmol的(CF3COO)3Er/(CF3COO)3Tm的混合物溶解在 10ml的油胺中，然后經(jīng)過0.22pm的過濾器(Millipore)去除殘余物。在50ml 燒瓶中劇烈攪拌，并在防氧化的氬氣存在下將該混合物加熱到330°C。 l小 時(shí)后，停止加熱。在向反應(yīng)混合物中加入20ml乙醇之前，將得到的透明的 微黃色的反應(yīng)混合物冷卻至80°C。通過離心分離得到納米顆粒。用己垸洗滌 得到的納米顆粒3次，然后再用去離子水洗滌3次以去除所有的NaF殘余物。
反應(yīng)流程如下所示
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NaYF哉Er(Tm)
圖5a和5b顯示了 NaYF4:20%Yb,2%Er納米顆粒的TEM圖象。分散良 好的顆粒說明位于晶體表面的長鏈油胺配位體能夠防止聚集。通過檢測5個(gè) TEM顯微照片中的隨機(jī)200個(gè)顆粒獲得納米顆粒的平均直徑，該納米顆粒 的平均直徑為10.5nm,標(biāo)準(zhǔn)偏差為士0.7nm。圖5c顯示了這些納米顆粒為六
方相。這些納米顆粒的峰值位置和強(qiáng)度與計(jì)算的六方相NaYF4:Yb,Er納米顆 粒一致(圖5c下面部分的線狀光譜)。存在兩個(gè)峰值為20~64°和73°的未知 小峰。存在殘余量的立方相顆粒，如圖5c中的虛線箭頭所示。結(jié)合TEM結(jié) 果，所述顆粒被確認(rèn)為單晶結(jié)構(gòu)。從NaYF4:20XYb，2XTm納米顆粒中也可 以觀察到相似的TEM結(jié)果(結(jié)果未示出)。
選擇區(qū)電子衍射圖(SAED)(圖5d)顯示了對應(yīng)于六方相NaYF4點(diǎn)陣 (100)、 (110)、 (111)、 (201)、 (311)和(321)的多晶衍射環(huán)。圖5d所示的選擇 區(qū)電子衍射圖(SAED)顯示了對應(yīng)于六方相NaYF4納米顆粒的六種衍射環(huán)。
圖6a顯示了 NaYF4:20%Yb,2%Er和NaYF4:20%Yb,2%Tm納米顆粒的 室溫增頻轉(zhuǎn)換熒光光譜。對于NaYF4:20XYb，2XEr納米顆粒，在980nm的 近紅外激發(fā)下(連續(xù)波長，CW)，在522.5、 541.5和655.5nm處產(chǎn)生三個(gè) 發(fā)射峰，這三個(gè)發(fā)射峰分別對應(yīng)于鉺的41111/2至4115/2、 483/2至4115/2和卞9/2至 4115/2的躍遷(GS Yi等，2004)。對于NaYF4:20%Yb，2%Tm納米顆粒，450.5nm 和475nm處的藍(lán)色發(fā)射帶分別對應(yīng)于銩的&4至3116和'G4至3H6的躍遷(GS Yi禾n GM Chow, 2005)。在801.5nm處的近紅外線強(qiáng)發(fā)射是由&4至3H5 的躍遷而產(chǎn)生的(S Heer等，2003)。合成的NaYF4:20%Yb,2%Er和NaYF4:20 %Yb，2%Tm納米顆粒能夠容易地分散于有機(jī)溶劑如己院中，并形成透明的 膠狀溶液。圖6b(i)和(ii)分別顯示了在980nm的近紅外線激發(fā)(CW)下的 NaYF4:20%Yb,2%Er禾口 NaYF4:20%Yb，2%Tm納米顆粒的膠狀溶液(O.l重量 %)。用于激發(fā)的激光功率為1W，功率密度〈0.1W/mm2。圖6b(i)中的光帶 是指NaYF4:20%Yb，2%Er納米顆粒在522.5nm和541.5nm處的發(fā)射，而圖 6b(ii)中的光帶分別對應(yīng)于NaYF4:20%Yb，2%Tm納米顆粒在450.5nm和 475nm處的發(fā)射。
實(shí)施例1.2:立方相NaYF4:Yb, Er和NaYF4:Yb,Tm納米顆粒的合成
為了合成立方相NaYF4:20%Yb,2%Er和NaYF4:20%Yb，2%Tm納米顆 粒，將2mmo1的CF3COONa、 0.78mmol的(CF3COO)3Y、 0.2mmol的 (CF3COO)3Yb禾卩0.02mmol的(CF3COO)3Er/(CF3COO)3Tm的混合物溶解在 10ml的l-十八烯中，并加入2ml的油酸。然后將溶液經(jīng)過0.22pm的過濾器 (Millipore)去除殘余物。在50ml燒瓶中劇烈攪拌，并在防氧化的氬氣存在下 將該混合物加熱到33(TC。 1小時(shí)后，停止加熱。在向反應(yīng)混合物中加入20ml 乙醇之前，將得到的透明的微黃色的反應(yīng)混合物冷卻至8(TC。通過離心分離 得到納米顆粒。使用己烷洗滌得到納米顆粒3次，然后使用去離子水洗滌3 次以去除所有的NaF殘余物。
得到的納米顆粒的平均直徑為22nm，窄尺寸分布，如圖7a所示。X-射線衍射(XRD)結(jié)果顯示出這些納米顆粒為立方相(見圖7b)。得到的納米 顆粒的增頻轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度比上述實(shí)施例1.1中描述的六方相納米顆粒的增頻 轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度低7.5倍。
實(shí)施例1.3:芯和芯/殼NaYF4:Yb,Er/NaYF4和NaYF4:Yb,Tm/NaYF4納米
顆粒的合成
為了合成六方相NaYF4:20%Yb,2%Er和NaYF4:20%Yb,2%Tm芯納米 顆粒，將0.5mmol的CF3COONa、 0.195mmol的(CF3COO)3Y、 0.05mmol的 (CF3COO)3Yb和0.005mmol的(CF3COO)3Er/(CF3COO)3Tm的混合物溶解在 5ml的油胺中，然后經(jīng)過0.22|im的過濾器(Millipore)去除殘余物。在25ml 燒瓶中劇烈攪拌，并在防氧化的氬氣存在下，將該混合物加熱到34(TC，以 得到芯納米顆粒。30分鐘后，取出0.5ml的芯納米顆粒產(chǎn)物作為參考。將 lml的殼前體溶液緩慢地加入到上述反應(yīng)中，所述殼前體溶液含有在油胺中 的0.5mmol的CF3COONa和0.25mmol的(CF3COO)3Y。使該反應(yīng)再進(jìn)行30 分鐘。將反應(yīng)混合物冷卻至室溫并作為儲液。
得到的芯納米顆粒的平均直徑為8.5nm，標(biāo)準(zhǔn)偏差為士0.8nm (圖8a)。 芯-殼(CS)納米顆粒的直徑為11.1士1.5nm，如圖8b所示。X射線衍射結(jié)果顯 示這些納米顆粒為六方相(見圖8c)。所述芯-殼納米顆粒的熒光強(qiáng)度比芯 納米顆粒的熒光強(qiáng)度強(qiáng)得多，如圖9(a)、 9(b)、 10(a)和10(b)。特別地，所述 熒光強(qiáng)度比NaYF4:Yb，Er熒光強(qiáng)度強(qiáng)7.4倍，比NaYF4:Yb，Tm熒光強(qiáng)度強(qiáng) 29.6倍。
實(shí)施例1.4: LiYF4納米顆粒的合成
將0.5mmo1的CF3COOLi、 0.5mmol的(CF3COO)3Y溶解在10ml的油胺 中，然后經(jīng)過0.22|am的過濾器(Millipore)去除殘余物。在50ml燒瓶中劇烈 攪拌，并加入0.5ml的CF3COOH。在干燥氬氣的保護(hù)下將溶液加熱至回流 (約343。C)。 l小時(shí)后，停止加熱。在向反應(yīng)混合物中加入20ml乙醇之前， 將反應(yīng)混合物冷卻至80。C。通過離心分離得到所述納米顆粒。并用乙醇進(jìn)行 沖洗，然后儲存。
絕大多數(shù)的LiYF4顆粒為菱形，相同的側(cè)邊長度為49.3士4.5nm，長軸長 度為90.9士6.1nm，短軸長度為51.4土3.3nm (通過檢測5個(gè)TEM顯微照片中 的50個(gè)顆粒得到)。兩個(gè)側(cè)邊之間的鈍角為130°。所述納米顆粒被確認(rèn)為 立方相。所述LiYF4納米顆粒為四方相，如圖ll(a)所示，每個(gè)顆粒為單晶結(jié) 構(gòu)(圖ll(b))。
實(shí)施例1.5: BaYFs納米顆粒的合成
首先將Ba(acac)2和(CF3COO)3Y前體溶于獨(dú)立小瓶(0.25mmol/ml)中 的油酸中，并經(jīng)過0.22iim的過濾器(Millipore)去除殘余物。為了合成BaYFs 納米顆粒，將2ml的Ba(acac)jn(CF3COO)3Y的油酸溶液加入到6ml的十八 烯中。在50ml燒瓶中劇烈攪拌，并在干燥氬氣的保護(hù)下將該混合物加熱至
300°C。 l小時(shí)后，停止加熱。在向反應(yīng)混合物中加入20ml乙醇之前，將反 應(yīng)混合物冷卻至80°C。通過離心分離得到所述納米顆粒。并用乙醇洗滌3 次，然后儲存。
BaYF5納米顆粒的平均直徑為6.7士0.5nm。 XRD結(jié)果確認(rèn)BaYF5納米顆 粒為真正的四方相晶格結(jié)構(gòu)(圖12和圖14)。
實(shí)施例1.6: NaLaF4納米顆粒的合成
將lmmol的CF3COONa、 0.5mmol的(CF3COO)3La溶解在10ml的油胺 中，然后經(jīng)過0.22|im的過濾器(Millipore)去除殘余物。在50ml燒瓶中劇烈 攪拌，并加入0.5ml的CF3COOH。在干燥氬氣保護(hù)下將溶液加熱至回流(約 345°C)。 1小時(shí)后，停止加熱。在向反應(yīng)混合物中加入20ml乙醇之前，將 反應(yīng)混合物冷卻至80'C。通過離心分離得到所述納米顆粒，并用己烷洗滌3 次，再用去離子水沖洗3次，以去除所有的NaF殘余物。
NaLaF4納米顆粒的平均直徑為8.8士1.2nm。 XRD結(jié)果確認(rèn)了 NaLaF4納 米顆粒為真正的六方相晶格結(jié)構(gòu)(圖13和圖14)。
實(shí)施例1.7: 20%Yb，3%Er共摻雜的LiYF4、 BaYFs和NaLaF4納米顆粒
的合成
合成過程與合成未摻雜的LiYF4、BaYF5和NaLaF4納米顆粒的過程相同， 不同在于，使用78%的(CF3COO)3Y 、 20%的(CF3COO)3Yb禾卩2%的 (CF3COO)3Er混合物作為稀土源，分別替代實(shí)施例1.4禾卩1.5中用于合成 LiYF4和BaYFs的(CF3COO)3Y的單一的源。為了合成摻雜的NaLaF4，使用 78°/(^(CF3COO)3La、 20°/c^(CF3COO)3Yb和2°/<^(CF3COO)3Er混合物替代 實(shí)施例1.6中的(CF3COO)3La的單一的源。制得的摻雜的納米顆粒的熒光光
譜如圖15所示。
實(shí)施例1.8: La&納米顆粒的合成
將lmmol W(CF3COO)3La溶解在10ml的油胺中，然后經(jīng)過0.22pm的 過濾器(Millipore)去除殘余物。在50ml燒瓶中劇烈攪拌，并在干燥氬氣的保 護(hù)下將該溶液加熱至回流(約345'C)。 l小時(shí)后，停止加熱。在向反應(yīng)混合 物中加入20ml乙醇之前，將反應(yīng)混合物冷卻至80。C。通過離心分離得到所 述納米顆粒，并用己烷洗滌3次。
得到的LaF3納米顆粒的平均直徑為4.3nm。 XRD結(jié)果確認(rèn)了 LaF3納米 顆粒為六方相(圖16)。
實(shí)施例1.9: YF3納米顆粒的合成
將lmmol的(CF3COO)3Y溶解在10ml的油胺中，然后經(jīng)過0.22jim的過 濾器(Millipore)去除殘余物。在50ml燒瓶中劇烈攪拌，并加入0.5ml的 CF3COOH。在干燥氬氣的保護(hù)的下，將溶液加熱至回流(約345°C)。 1小 時(shí)后，停止加熱。在向反應(yīng)混合物中加入20ml乙醇之前，將反應(yīng)混合物冷 卻至8(TC。通過離心分離得到所述納米顆粒，并用己垸洗滌3次。
得到的YF3納米顆粒的平均直徑為8.7nm。XRD結(jié)果確認(rèn)了 YF3納米顆 粒為四方相(圖17)。
實(shí)施例1.10:在二十四烷中用三辛基膦(TOP)作為表面活性劑進(jìn)行的
NaYF4:20%Yb,2%Er納米顆粒的合成
根據(jù)以下步驟進(jìn)行NaYF4:20%Yb，2°/。Er納米顆粒的合成
A) (CF3COO)3Y、 (CF3COO)3Yb、 (CF3COO)3Er和CF3COONa的制備
將稀土氯化物溶液與2ml的25%的氫氧化銨溶液混合，所述稀土氯化
物溶液含有0.78mmol的YC13、 0.2mmol的YbCl3和0.02mmol的ErCl3。形
成稀土氫氧化物的白色沉淀。通過離心進(jìn)行分離，并用去離子水洗滌多次。
然后將所述沉淀與lmmol(0.106g)的碳酸鈉(NaC03)混合，并完全溶解于 2ml的三氟乙酸(CF3C00H)中。然后在80。C下干燥24小時(shí)，得到 (CF3COO)3Y、 (CF3COO)3Yb、 (CF3COO)3Er和CF3COONa的混合物。
B) 將(CF3COO)3Y、 (CF3COO)3Yb、 (CF3COO)3Er和CF3COONa的混 合物溶解于4ml的三辛基膦(TOP)中。
C) 按照用于合成NaYF4:20%Yb，2%Er納米顆粒的典型的方法，在氬氣 保護(hù)下將6.4g的二十四烷加熱至385°C。使用5ml的注射器將2ml(0.5mmo1) 步驟B)得到的溶液快速地加入到加熱的二十四垸中。降溫度急劇降低至340 °C。加熱將溫度恢復(fù)至36(TC，并在該溫度保持30分鐘。反應(yīng)結(jié)束后，在加 入20ml的己烷以溶解二十四烷之前，將反應(yīng)混合物冷卻至約7(TC。通過離 心收集NaYF4:20。/。Yb，2。/。Er納米顆粒。用己烷對產(chǎn)物洗滌多次，將得到的白 色粉末在室溫下露天過夜干燥。
所述反應(yīng)可以解釋為
CF3COONa + (CF3COO)3Y 鄉(xiāng)。c30分鐘
+ (CF3COO)3Yb + (CF3COO)3Er _.............. , NsYF4:Yb,Er
+三辛基膦 二十四烷中 納米顆粒
圖18(a)顯示了得到的NaYF4:Yb，Er納米顆粒的TEM照片，圖18(b)顯 示了所述納米顆粒在己垸中的增頻轉(zhuǎn)換熒光。激發(fā)源是波長為980nm功率密 度為1W的近紅外線激光源。所述納米顆粒的平均尺寸為llnm，窄尺寸分 布。絕大多數(shù)的納米顆粒為六方相。
實(shí)施例
在二十四烷中用油胺作為表面活性劑進(jìn)行的NaYF4:20%Yb,2%Er納米 顆粒的合成
在氬氣保護(hù)下，將6.4g的二十四垸加熱至300°C。使用5ml的注射器， 將0.5mmol的(CF3COO)3Y、 (CF3COO)3Yb、 (CF3COO)3Er禾B CF3COONa的
2ml油胺溶液快速地加入到加熱的二十四烷中。反應(yīng)1小時(shí)后，在加入20ml 的己烷以溶解二十四烷之前，將反應(yīng)混合物冷卻至約70°C。通過離心收集 NaYF4:2(P/。Yb，2。/。Er納米顆粒。用己烷對產(chǎn)物洗滌多次，將得到的白色粉末 在室溫下露天過夜干燥。圖19顯示了得到的NaYF4:Yb，Er納米顆粒的TEM 照片。所述納米顆粒的平均顆粒尺寸為9nm。得到的絕大多數(shù)納米顆粒為立 方相。
實(shí)施例1.12:
在二十四烷中用十八胺作為表面活性劑進(jìn)行的NaYF4:20%Yb，2%Er納
米顆粒的合成
在氬氣保護(hù)下，將6.4g的二十四烷加熱至340°C。將0.5mmol的 (CF3COO)3Y、 (CF3COO)3Yb、 (CF3COO)3Er和CF3COONa的2ml十八胺溶 液加入到加熱的二十四烷中。反應(yīng)1小時(shí)后，在加入20ml的己烷以溶解二 十四烷之前，將反應(yīng)混合物冷卻至約70 °C 。通過離心收集 NaYF4:20。/。Yb,2。/。Er納米顆粒。用己烷對產(chǎn)物洗滌多次，將得到的白色粉末 在室溫下露天過夜干燥。圖20顯示了得到的NaYF4:Yb，Er納米顆粒的TEM 照片。絕大多數(shù)的納米顆粒為聚集的狀態(tài)，并且所述納米顆粒為六方相。
實(shí)施例2:薄膜的合成
實(shí)施例2.1:能發(fā)射黃色熒光的NaYF4:Yb,Er薄膜的合成 為了合成NaYF4:20%Yb,2%Er薄膜，將1 mmol的CF3COONa、0.78mmol 的(CF3COO)3Y、 0.2mmol的(CF3COO)3Yb和0.02 mmol的(CF3COO)3Er的混 合物溶解于丁醇和水中，然后經(jīng)過0.22pm的過濾器(Millipore)去除殘余物。
將前驅(qū)體沾到玻璃基底上。通過旋涂法涂布玻璃基底上的前驅(qū)體。干燥之后，
在烤箱中于50(TC下燒結(jié)10分鐘，得到NaYF4:20%Yb，2%Er薄膜。如圖21 中箭頭所示，當(dāng)在980nm的近紅外線激光的激發(fā)下，能夠觀察到黃色的發(fā)身寸光。
實(shí)施例2.2:能發(fā)射藍(lán)色熒光的NaYF4:Yb，Tm薄膜的合成 為了合成NaYF4:20%Yb，2%Tm薄膜，將1 mmol的CF3COONa、 0.78mmol 的(CF3COO)3Y、 0.2mmol的(CF3COO)3Yb和0.02 mmol的(CF3COO)3Tm的 混合物溶解于丁醇和水中，然后經(jīng)過0.22pm的過濾器(Millipore)去除殘余物。
將前驅(qū)體沾到玻璃基底上。通過旋涂法涂布玻璃基底上的前驅(qū)體。干燥之后，
在氬氣保護(hù)下，在烤箱中于50(TC下燒結(jié)10分鐘，得到NaYF4:20%Yb，2%Tm 薄膜。當(dāng)在980nm的近紅外線激光的激發(fā)下，能夠觀察到藍(lán)色的發(fā)射光(未 示出)。
實(shí)施例2.3:能發(fā)射紅色熒光的YOF:Yb，Er薄膜的合成 為了合成YOF: 20%Yb,2%Er薄膜，將0.78mmo1的(CF3COO)3Y、0.2mmo1 的(CF3COO)3Yb和0.02 mmol的(CF3COO)3Er的混合物溶解于丁醇和水中， 然后經(jīng)過0.22pm的過濾器(Millipore)去除殘余物。將前驅(qū)體沾到在玻璃基底 上。通過旋涂法涂布玻璃基底上的前驅(qū)體。千燥之后，在氬氣保護(hù)下，在烤 箱中于50(TC下燒結(jié)10分鐘，得到Y(jié)OF: 20°/。Yb，2%Er薄膜。如圖22中的 箭頭所示，當(dāng)在980nm的近紅外線激光的激發(fā)下，能夠觀察到紅色的發(fā)射光。
實(shí)施例2.4:不使用溶劑的NaYF4:Yb,Er薄膜的合成 為了合成NaYF4:20°/。Yb,2°/。Er薄膜，將1 mmol的CF3COONa、0.78mmol 的(CF3COO)3Y、 0.2mmol的(CF3COO)3Yb和0.02 mmol的(CF3COO)3Er的混
合物壓在玻璃基底上。在烤箱中于50(TC下燒結(jié)10分鐘，得到 NaYF4:20G/。Yb，2MEr薄膜。當(dāng)在980nm的近紅外線激光的激發(fā)下，能夠觀察 到亮綠色的熒光(未示出)。
實(shí)施例3:水溶性納米顆粒的合成
通過在表面交換、置換或附著水溶性分子來對納米顆粒進(jìn)行表面改性， 可以使通過實(shí)施例1中的方法制得的納米顆粒具有水溶性。在以下實(shí)施例中， 描述兩種這樣的方法。
實(shí)施例3.1:表面交換的水溶性NaYF4:Yb，Er和NaYF4:Yb，Tm納米顆粒 的合成
通過使用兩極性試劑、聚乙二醇600 (HOOC-PEG- COOH)置換位于顆粒 表面的油胺對如實(shí)施例1.3所描述的具有油胺表面活性劑或在其表面上具有 殼的合成的疏水性NaYF4:Yb,Er和NaYF4:Yb,Tm納米顆粒進(jìn)行改性，以使 其具有親水性表面。將含有10mg制備的納米顆粒的1ml己烷溶液與含有 10mg的待交換的配體的lml乙醇溶液混合并渦旋48小時(shí)。表面交換結(jié)束后， 納米顆粒保持為去離子水中清晰的膠體，在兩周后未發(fā)生任何沉淀。
實(shí)施例3.2:表面交換的水溶性NaYF4:Yb，Er和NaYF4:Yb,Tm納米顆粒 的合成
通過使用兩極性表面活性劑、1 l-氨基十一酸(AUA)置換位于顆粒表面的 油胺而對制備的疏水性NaYF4:Yb，Er(Tm)納米顆粒進(jìn)行改性，使其成為親水 性納米顆粒。通過用加入到沸騰的O.lmol/1的NaOH中的AUA分散納米顆 粒，可以得到改性的納米顆粒。在表面交換結(jié)束后，產(chǎn)物為去離子水中或 Tris緩沖液中清晰的并穩(wěn)定的膠體。
實(shí)施例3.3:水溶性PAA (聚丙稀酸)包覆的NaYF4:Yb,Er和NaYF4:Yb， Tm納米顆粒的合成
將實(shí)施例1.3中描述的芯納米顆粒與芯-殼(CS)納米顆粒的儲液各lOOpl 加入到兩個(gè)離心管中。通過離心使芯納米顆粒與芯-殼納米顆粒沉淀。棄上 清液，使用乙醇清洗納米顆粒兩次，并分散在4ml的氯仿中。然后加入第二 溶液，第二溶液為含有50mg的PAA(聚丙烯酸)聚合物的2ml氯仿溶液。通 過真空蒸發(fā)緩慢去除氯仿，并將殘留物溶解在5ml乙醇或水中，得到可視的 清晰溶液。得到的納米顆粒具有如圖3(a)所示的結(jié)構(gòu)。
使用動態(tài)光散射儀(Nano-ZS， Malvern Instruments)通過動態(tài)光散射技術(shù) 能夠得到PAA包覆的納米顆粒的直徑。得到的納米顆粒的直徑為 30.2士5.24nm (圖23)。
實(shí)施例3.4:水溶性聚乙二醇(PEG)-磷脂包覆的NaYF4:Yb,Er和NaYF4: Yb,Tm納米顆粒的合成
可以使用1,2-二硬脂酰基-sn-甘油-3-磷酸乙醇胺-N-[(聚乙二醇)-2000] (銨鹽)，也稱為18:0PEG2 PE，作為表面包覆劑，以使本發(fā)明的納米顆粒 具有水溶性。其結(jié)構(gòu)如圖4a所示。
將lOOpl實(shí)施例1.3中描述的NaYF4:Yb，Er和NaYF4:Yb，Tm芯殼納米顆 粒通過乙醇沉淀，并在真空條件下進(jìn)行干燥。然后，將納米顆粒懸浮在含有 20g磷脂的2ml的氯仿溶液中。在將氯仿完全蒸發(fā)后，將殘留物在8(TC進(jìn)行 加熱，然后加入lml的水，得到含有PEG-PE膠束的可視的清晰懸浮液。
由于該懸浮液既含有空的膠束也含有具有納米顆粒的膠束，可以通過離 心去除空的膠束。當(dāng)具有納米顆粒的膠束形成小球時(shí)，空的膠束仍保持懸浮。 去除上浮物，納米顆粒-膠束被重懸于水中。這可以通過圖3說明。
實(shí)施例3.5:具有功能基團(tuán)如-COOH和-生物素的水溶性聚乙二醇(PEG)-磷脂包覆的NaYF4:Yb,Er和NaYF4: Yb，Tm納米顆粒的合成
制備方法與實(shí)施例3.4中描述的相似，不同在于使用18:0 PEG2 PE和 PEG2PE羧酸(或生物素，或氨基)替代單一的18:0PEG2PE。它們的結(jié)構(gòu) 分別如圖4a和4b所示。
實(shí)施例4:生物分子與熒光納米顆粒的結(jié)合
在實(shí)施例4中的方法中，使用通過實(shí)施例1.3的方法得到的芯-殼(CS) 納米顆粒。
實(shí)施例4.1: NaYF4:Yb，Er和NaYF4: Yb,Tm納米顆粒與鏈霉親和素的結(jié)
合
通過EDC (l-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺)介導(dǎo)的耦合，實(shí)現(xiàn)鏈 霉親和素與PAA包覆的納米顆粒的結(jié)合。將CS納米顆粒溶解于10mM的 磷酸鈉(pH7.4)中。將10mg的鏈霉親和素加入到納米顆粒懸浮液中，隨后 以每毫升納米顆粒/鏈霉親和素混合物中加入10mg的量加入EDC。使用渦 旋混合器使碳二亞胺具有可溶性，并使在室溫下反應(yīng)2小時(shí)。然后，使用 SephadexG-75柱進(jìn)行凝膠過濾，以對結(jié)合物迸行純化。
實(shí)施例4.2: NaYF4:Yb,Er和NaYF4: Yb,Tm納米顆粒與抗體的結(jié)合 通過與用于得到PAA包覆的納米顆粒的方法相似的方法，使納米顆粒-膠束(具有羧基基團(tuán))與抗體結(jié)合。在制備過程中，羧基-PEG-DSPE被摻入 到CS納米顆粒中。然后，在微酸性pH的N-羥基硫代琥珀酰亞胺存在下使 用水溶性碳二亞胺(EDC)并使用加入到微堿性HEPES緩沖液中的所需要的
抗體將納米顆粒-膠束激活。
實(shí)施例4.3: NaYF4:Yb，Er和NaYF4: Yb,Tm納米顆粒與DNA的結(jié)合 通過使用氨基PEG-PE代替20%的mPEG-2000 PE，使納米顆粒-膠束與 DNA結(jié)合。DNA在5'端具有二硫化物基團(tuán)。二硫鍵可以被二硫蘇糖醇(DTT) 斷開，并且除去過量的DTT，使寡核苷酸純化。然后，使用磺基琥珀酰4-(N-馬來酰亞胺甲基)環(huán)己烷-l-羧酸酯，使DNA與QD-膠束結(jié)合。
實(shí)施例5:溫度的影響
在六方相NaYF4納米顆粒的合成中，反應(yīng)溫度起到重要的作用。圖24 分別顯示了在溫度為300 °C、 320'C和33(TC下反應(yīng)1小時(shí)合成的 NaYF4:20。/。Yb,2。/。Er納米顆粒的XRD圖像。在300。C， 80%的納米顆粒為立 方相(用星號標(biāo)記的峰)，其余的為六方相。在32(TC，六方相的密度顯著 提高。在33(TC，幾乎全部的納米顆粒均為六方相。隨著納米顆粒合成溫度 的提高，可以觀察到相應(yīng)的增頻轉(zhuǎn)換熒光明顯增強(qiáng)。圖24下部的線狀光譜 顯示了計(jì)算的六方相NaYF4。
實(shí)施例6:溶液的影響
同時(shí)作為配體和溶劑的油胺對于控制六方相NaYF4納米顆粒的形成以 及尺寸尤為重要。以六方相作為主要相的NaYF4納米顆粒，通過10ml的油 胺合成得到的。然而，當(dāng)使用8ml的油胺與2ml的油酸的混合物作為配體/ 溶劑在330。C下反應(yīng)1小時(shí)，能夠得到更小尺寸8nm的單分散性的 NaYF4:20。/。Yb,2。/。Er納米顆粒。然而，絕大多數(shù)的顆粒為立方相，如圖25(a) 和25(b)所示。當(dāng)缺乏油胺時(shí)，使用2ml的油酸作為配體，8ml的非螯合1-十八烯作為溶劑，僅能夠合成得到更大尺寸(約28nm)的立方相NaYF4:Yb，Er 納米顆粒(圖7(a)和7(b))。這些在溫度SOO 。C合成的尺寸較大的立方相NaYF4:Yb,Er納米顆粒的熒光效率比六方相納米顆粒低7.5倍。對油胺中的 前驅(qū)體的不同熱分析確認(rèn)了相轉(zhuǎn)換起始于310°C，這與形成六方相的XRD 結(jié)果一致。在油酸中的前驅(qū)體中沒有觀察到相轉(zhuǎn)換。
討論
總而言之，紅外-可視的增頻轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，特別是六方相 NaYF4:20。/。Yb,2。/。Er和NaYF4:20。/。Yb，2。/。Tm納米顆?？梢栽?30。C下通過使 油胺中的CF3COONa 、 (CF3COO)3Y 、 (CF3COO)3Yb和(CF3COO)3Er/ (CF3COO)3Tm多重前驅(qū)體分解而合成得到。平均顆粒尺寸為10.5nm，并且 尺寸分布較窄(±0.7nm)。即使只用5mW的980nm激光指示器，通過分別 摻雜Er或Tm可觀察到綠色或藍(lán)色發(fā)射光。這些較小的納米顆粒能夠容易 地分散在有機(jī)溶劑中，并產(chǎn)生透明的膠狀溶液。與其它立方相納米顆粒相比， 六方相納米顆粒的增頻轉(zhuǎn)換熒光強(qiáng)度較高。特別地，該熒光強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了 需要通過后續(xù)高溫退火得到六方相轉(zhuǎn)換所合成的立方相NaYF4:Yb，Er (37nm) 納米顆粒的熒光強(qiáng)度(GS Yi等，2004)。所述納米顆粒的這些特點(diǎn)使其可以用 作生物探針。
與相應(yīng)的塊狀的無機(jī)發(fā)光材料(水熱法制得)相比，由納米顆粒的發(fā)射 峰的積分強(qiáng)度決定的增頻轉(zhuǎn)換熒光的輸出量小了一個(gè)數(shù)量級。增頻轉(zhuǎn)換熒光 的減少己經(jīng)被報(bào)道并在以前對Y202S:Yb,Er增頻轉(zhuǎn)換無機(jī)發(fā)光材料進(jìn)行了研 究(XY Chen等，2003)。當(dāng)Y202S:Yb，Er無機(jī)發(fā)光材料減的尺寸減少至30nm 時(shí)，增頻轉(zhuǎn)換效率將減少至其相應(yīng)的塊狀材料的約22%。當(dāng)尺寸從30nm減 小至2nm時(shí)，效率迅速降低。熒光效率的減少歸因于缺少低頻率的聲子模 (phonon modes),并受限于納米無機(jī)發(fā)光材料中的激發(fā)遷移。增頻轉(zhuǎn)換熒光 的減少還歸因于位于表面的有機(jī)配體，所述有機(jī)配體能減弱離子發(fā)出的熒光 (S Heer等，2004; S Heer等，2003)。
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權(quán)利要求
1、一種制備如式M1M2Xn所示的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法包括對如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM1所示的至少一種化合物和如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至少一種化合物進(jìn)行處理的步驟，其中，X各自相同或不同，并且X選自由鹵素、O、S、Se、Te、N、P和As所組成的組中；n各自相同或不同，并且0≤n≤10；m各自相同或不同，并且0≤m≤10；p各自相同或不同，并且1≤p≤5；M1各自相同或不同，并且M1選自由Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra和NH4所組成的組中；M2各自相同或不同，并且M2為金屬離子。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，M2選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其中，該方法用于制備如式 MjM2Xn:Mq所示的至少 一 種納米結(jié)構(gòu)材料，該方法包括對如式[CX3(CX2)n(CH2)m COO]pM!所示的至少一種化合物、如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至少一種化合物和如式[CX3(CX2)n(CH^ COO]p Mq所示的 至少一種化合物進(jìn)行處理的步驟， 其中，Mq各自相同或不同，并且Mq選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中； n、 m、 p、 X、 M,和M2與權(quán)利要求1或2中所定義的相同；q各自相同或不同，并且(^qS10。
4、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，M2選自由過渡金屬 離子、內(nèi)過渡金屬離子、和第I族至第VI族的金屬離子所組成的組中。
5、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述處理是在至少 一種能量源的存在下進(jìn)行的。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其中，所述能量源選自光源、電源、 熱源和磁源中的至少一種。
7、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述處理是在最高 為IOO(TC的溫度下進(jìn)行的。
8、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述處理是在 200-400 °C的溫度下進(jìn)行的。
9、 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述處理是在300-35(TC的溫度下進(jìn)行的。
10、 根據(jù)權(quán)利要求8或9所述的方法，其中，所述處理是在33(TC的溫 度下進(jìn)行的。
11、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述處理是在存在 至少一種極性溶劑或非極性溶劑、或它們的混合物的條件下進(jìn)行的。
12、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述極性溶劑選自由以下物 質(zhì)所組成的組中水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、酮、乙二醇、 丙三醇、丙二醇、聚乙二醇、乙酸乙酯、和它們的組合。
13、 根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中，所述非極性溶劑選自由以下 物質(zhì)所組成的組中油胺、十八烯、油酸、烷基胺、二垸基胺、三烷基胺、 烯基胺、二烯基胺、三烯基胺、垸基酸、烯基酸、三烷基膦、三垸基氧膦、 磷酸三垸基酯、烷烴、烯烴、垸基醚、和烯基醚。
14、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料選自由NaM2F4、 LiM2F4、 KM2F4、 RbM2F4、 CsM2F4、 BeM2F5、 Be(M2)2F8、 MgM2F5、 Mg(M2)2F8、 CaM2F5、 Ca(M2)2F8、 SrM2F5、 Sr(M2)2F8、 BaLnF5和 Ba(M2)2FsM2F3所組成的組中，其中，M2各自相同或不同，并且M2選自由 Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中。
15、 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料為NaYF4。
16、 根據(jù)權(quán)利要求3-15中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述納米結(jié) 構(gòu)材料選自由NaM2F4: Mq、 LiM2F4:Mq、 KM2F4:Mq、 RbM2F4:Mq、 CsM2F4:Mq、 BeM2F5:Mq、 Be(M2)2F8:Mq 、 MgM2F5:Mq 、 Mg(M2)2F8:Mq 、 CaM2F5:Mq 、 Ca(M2)2F8:Mq、 SrM2F5:Mq、 Sr(M2)2F8:Mq、 BaM2Fs:Mq禾卩Ba(M2)2F8:Mq所組 成的組中；其中，M2各自相同或不同，并且M2選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中； M。各自相同或不同，并且Mq選自由Yb、 Er、 Tm和Ho所組成的組中。
17、 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料為NaYF4:Yb,Er、 NaYF4:Yb,Tm或NaYF4:Yb,Ho。
18、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述如式 [CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM,所示的至少 一 種化合物選自由CF3COONa和 CF3COOLi所組成的組中。
19、根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述如式 [CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至少一種化合物選自由(CF3COO)3Y和 (CF3COO)3La所組成的組中。
20、 根據(jù)權(quán)利要求3-19中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述如式 [CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pMq所示的至少一種化合物選自由(CF3COO)3Yb、 (CF3COO)3Er、 (CF3COO)3Tm和(CF3COO)3Ho所組成的組中。
21、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料 具有選自由以下結(jié)構(gòu)所組成的組中的結(jié)構(gòu)六方相、立方相、四方相、菱方 相、正交相、單斜相、三斜相、和它們的組合。
22、 根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料具有六方 相結(jié)構(gòu)。
23、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料 包括尺寸〈50nm的至少一維。
24、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料包括尺寸^25nm的至少一維。
25、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料 包括尺寸S10nm的至少一維。
26、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料 包括尺寸《nm的至少一維。
27、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料 為以下形式納米顆粒、納米膜、或單塊。
28、 根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中，所述納米顆粒包括芯納米顆 粒和/或芯-殼納米顆粒。
29、 根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中，所述納米顆粒為芯納米 顆粒的形式，并且該方法還包括在所述芯上施用至少一種有機(jī)和/或無機(jī)殼 材料，以得到芯-殼納米顆粒。
30、 根據(jù)權(quán)利要求27或28所述的方法，其中，所述納米顆粒為芯納米 顆粒的形式，并且所述納米顆粒還包括設(shè)置在所述芯上的至少一種有機(jī)和/ 或無機(jī)殼材料，以得到芯-殼納米顆粒。
31、 根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述殼材料如M,M2Xn 或M,M2Xn:Mq所示，其中，M,、 M2、 X、 n和Mq與權(quán)利要求1-3中任意一 項(xiàng)所定義的相同。
32、 根據(jù)權(quán)利要求29或30所述的方法，其中，所述有機(jī)殼材料包括至 少一種聚合物、表面活性劑、脂質(zhì)、或它們的組合。
33、 根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其中，所述至少一種聚合物選自由 聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乳酸所組成的組中。
34、 根據(jù)權(quán)利要求29-31中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述無機(jī)殼 材料包括NaM2F4、 LiM2F4、 KM2F4、 RbMaF4、 CsM2F4、 BeM2F5、 Be(M2)2F8、 MgM2F5、 Mg(M2)2F8、 CaM2F5、 Ca(M2)2F8、 SrM2F5、 Sr(M2)2F8、 BaLnF5、 Ba(M2)2F8M2F3、 M2F3、 M2C13、 M2Br3、 M2I3、 M2FClBr、 M2OF、 M2OCl、 M2OBr、 M2OSff1(M2)2S3，其中，M2各自相同或不同，并且M2選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和 Lu; Si02; Ti02; ZnS;或它們的組合所組成的組中。
35、 根據(jù)權(quán)利要求28-34中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述芯上 連續(xù)地或不連續(xù)地施用所述殼。
36、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述至少一種納米 結(jié)構(gòu)材料為至少一種納米顆粒，并且該納米顆粒的平均直徑〈50nm。
37、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述至少一種納米 結(jié)構(gòu)材料為至少一種納米顆粒，并且該納米顆粒的平均直徑30nm。
38、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料 為六方相的NaYF4。
39、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料為六方相的NaYF4:Yb，Er 、六方相的NaYF4:Yb,Tm 、或六方相的 NaYF4:Yb,Ho。
40、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，通過添加至少一種 表面活性劑、脂質(zhì)、聚合物、無機(jī)材料或它們的混合物對所述納米結(jié)構(gòu)材料 的表面進(jìn)行改性。
41、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，通過添加至少一種 表面活性劑對所述納米結(jié)構(gòu)材料的表面進(jìn)行改性。
42、根據(jù)權(quán)利要求41所述的方法，其中，所述至少一種表面活性劑如 式(I)所示<formula>formula see original document page 8</formula>式(I) 其中，J各自相同或不同，并且1^^9; K各自相同或不同，并且0^K^9; s各自相同或不同，并且03^9;— Z各自相同或不同，并且1^Z^9; W各自相同或不同，并且0^W^9; y各自相同或不同，并且0^^9;R1、 R2、 R3、 W和RS各自相同或不同，并且獨(dú)立地選自由H、取代的 或未取代的CrC6的垸基、取代的或未取代的CVC6的芳基、HS、 COOH、 NH2和OH所組成的組中；R6各自相同或不同，并且選自由COOH、 NH2、 OH、 P二O和P所組成的組中； 條件是s+y〈10。
43、 根據(jù)權(quán)利要求41或42所述的方法，其中，所述表面活性劑為親水 性的、疏水性的和/或兩性的表面活性劑。
44、 根據(jù)前述任意一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料 上附著有生物分子。
45、 根據(jù)權(quán)利要求44所述的方法，其中，所述生物分子選自由蛋白質(zhì)、 核酸、核苷、核苷酸、DNA、激素、氨基酸、肽、擬肽、RNA、脂質(zhì)、白蛋 白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維生素、神經(jīng)遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、二 糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、多聚糖和它們的混合物所組成的組中。
46、 一種納米結(jié)構(gòu)材料，該材料是通過權(quán)利要求1-45中的任意一項(xiàng)所 述的方法得到的。
47、 一種納米結(jié)構(gòu)材料，該納米結(jié)構(gòu)材料如權(quán)利要求l-3中的任意一項(xiàng) 所定義的式M,M2Xn:Mq所示，其中，該納米結(jié)構(gòu)材料具有六方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)， 并且該納米結(jié)構(gòu)材料包括尺寸〈50nm的至少一維，條件是所述納米結(jié)構(gòu)材 料不是LaF3:Yb，Er、 LaF3:Yb，Ho、或LaF3:Yb,Tm。
48、 根據(jù)權(quán)利要求47所述的納米結(jié)構(gòu)材料，其中，所述至少一維的尺 寸<=10nm。
49、 根據(jù)權(quán)利要求48所述的納米結(jié)構(gòu)材料，其中，所述至少一維的尺 寸^5nm。
50、 根據(jù)權(quán)利要求47-79中的任意一項(xiàng)所述的納米結(jié)構(gòu)材料，其中，所 述納米結(jié)構(gòu)材料為六方相的NaYF4:Mq。
51、 根據(jù)權(quán)利要求50所述的納米結(jié)構(gòu)材料，其中，所述NaYF4:Mq為 NaYF4:Yb，Er、 NaYF4:Yb,Ho或NaYF4:Yb,Tm。
52、 一種制品，該制品包括權(quán)利要求46-51中的任意一項(xiàng)所述的納米結(jié) 構(gòu)材料。
53、 根據(jù)權(quán)利要求52所述的制品，其中，該制品為以下制品中的至少 一種顯示裝置、太陽能電池、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲器、生物探針、用于給藥的載 體、燈、發(fā)光二極管、液晶顯示器、耐磨材料、激光器、光學(xué)放大器、和/ 或用于生物成像的設(shè)備。
54、 一種試劑盒，該試劑盒包括至少一種根據(jù)權(quán)利要求46-51中的任意 一項(xiàng)所述的納米結(jié)構(gòu)材料和至少一種生物分子。
55、 根據(jù)權(quán)利要求54所述的試劑盒，其中，所述生物分子選自由以下 物質(zhì)所組成的組中蛋白質(zhì)、核酸、核苷、核苷酸、DNA、激素、氨基酸、 肽、擬肽、RNA、脂質(zhì)、白蛋白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維生素、神經(jīng) 遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、二糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、多聚糖、和 它們的混合物。
56、 一種生物成像和/或生物檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 至少一種納米結(jié)構(gòu)材料，該納米結(jié)構(gòu)材料是由根據(jù)權(quán)利要求1-45中的任意一項(xiàng)所述的方法制備的；至少一種生物分子；至少一種激發(fā)源；和至少一種裝置，該裝置用于向所述系統(tǒng)傳送所述激發(fā)源。
57、 根據(jù)權(quán)利要求56所述的系統(tǒng)，其中，所述生物分子選自由以下物 質(zhì)所組成的組中蛋白質(zhì)、核酸、核苷、核苷酸、DNA、激素、氨基酸、肽、 擬肽、RNA、脂質(zhì)、白蛋白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維生素、神經(jīng)遞質(zhì)、 碳水化合物、蔗糖、二糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、多聚糖和它們的混 合物。
58、 根據(jù)權(quán)利要求56或57所述的系統(tǒng)，其中，所述激發(fā)源為近紅外線。
59、 根據(jù)權(quán)利要求58所述的系統(tǒng)，其中，所述近紅外線的波長為980nm。
60、 根據(jù)權(quán)利要求56-59中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，用于向所述 系統(tǒng)傳送所述激發(fā)源的裝置選自由光導(dǎo)纖維、內(nèi)視鏡、外部光源和外部激光 所組成的組中。
61、 一種使至少一種疏水結(jié)構(gòu)成為親水性的改性方法，其中，該方法包 括在所述結(jié)構(gòu)的表面上施用至少一種改性劑，以得到結(jié)構(gòu)-改性劑復(fù)合物， 其中，所述改性劑為表面活性劑、脂質(zhì)、聚合物和/或無機(jī)材料。
62、 根據(jù)權(quán)利要求61所述的方法，其中，該方法包括在所述結(jié)構(gòu)的表 面上施用至少一種第一改性劑并進(jìn)一步施用親水的第二改性劑，以得到結(jié)構(gòu) -第一改性劑-第二改性劑復(fù)合物，其中，所述第一和/或第二改性劑為表面活 性劑、脂質(zhì)、聚合物和/或無機(jī)材料。
63、 根據(jù)權(quán)利要求61或62所述的方法，該方法包括在所述結(jié)構(gòu)上施用至少一種親水的表面活性劑，以得到結(jié)構(gòu)-表面活性劑復(fù)合物。
64、 根據(jù)權(quán)利要求61-63中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述結(jié)構(gòu)為 根據(jù)權(quán)利要求46-51中的任意一項(xiàng)所述的納米結(jié)構(gòu)材料。
65、 一種制備如式M2Xn所示的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法 包括在至少一種能量源的存在下對如式[CX3(CX2)n(CH2VCOO]pM2所示的至少一種化合物進(jìn)行處理的步驟， 其中，X各自相同或不同，并且X選自由鹵素、O、 S、 Se、 Te、 N、 P禾口 As所組成的組中；n各自相同或不同，并且O^i^lO; m各自相同或不同，并且O^i^lO; p各自相同或不同，并且1^^5;M2各自相同或不同，并且M2為金屬離子。
66、 根據(jù)權(quán)利要求65所述的方法，其中，M2各自相同或不同，并且 M2選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中。
67、 根據(jù)權(quán)利要求65或66所述的方法，其中，該方法用于制備如式M2Xn:Mq所示的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料，該方法包括在至少一種能量源的存在下對如式[CX3(CX2)n(CH2)m COO]pM2所示的至少 一 種化合物和如式[CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pMq所示的至少一種化合物進(jìn)行處理的步驟，其中，Mq各自相同或不同，并且Mq選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中； n、 m、 p、 X和M2與權(quán)利要求65或66中所定義的相同； q各自相同或不同，并且(^qS10。
68、 根據(jù)權(quán)利要求65-67中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，M2選自由過 渡金屬離子、內(nèi)過渡金屬離子、和第I族至第VI族的金屬離子所組成的組 中。
69、 根據(jù)權(quán)利要求65-68中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述至少一 種能量源選自光源、電源、熱源和磁源中的至少一種。
70、 根據(jù)權(quán)利要求65-69中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述處理是 在最高為1000(℃的溫度下進(jìn)行的。
71、 根據(jù)權(quán)利要求70所述的方法，其中，所述處理是在200-400℃的溫度下進(jìn)行的。
72、 根據(jù)權(quán)利要求71所述的方法，其中，所述處理是在300-350℃的溫度下進(jìn)行的。
73、 根據(jù)權(quán)利要求72所述的方法，其中，所述處理是在330℃的溫度下 進(jìn)行的。
74、 根據(jù)權(quán)利要求65-73中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述處理是在存在至少一種極性或非極性溶劑、或它們的混合物的條件下進(jìn)行的。
75、 根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中，所述極性溶劑選自由以下物質(zhì)所組成的組中水、甲醇、乙醇、丙醇、丁醇、戊醇、己醇、酮、乙二醇、丙三醇、丙二醇、聚乙二醇、乙酸乙酯和它們的組合。
76、 根據(jù)權(quán)利要求74所述的方法，其中，所述非極性溶劑選自由以下物質(zhì)所組成的組中油胺、十八烯、油酸、烷基胺、二烷基胺、三烷基胺、烯基胺、二烯基胺、三烯基胺、垸基酸、烯基酸、三垸基膦、三烷基氧膦、 磷酸三垸基酯、垸烴、烯烴、烷基醚、烯基醚和它們的組合。
77、 根據(jù)權(quán)利要求65-76中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述納米結(jié) 構(gòu)材料選自由M2F3、 M2C13、 M2Br3、 M2I3、 M2FClBr、 M2OF、 M20C1、 M2OBr、M20S禾B(M2)2S3所組成的組中，其中，M2各自相同或不同，并且M2選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中。
78、 根據(jù)權(quán)利要求77所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料為LaF3、 CeF3、 GdF3、 YF3或YOF。
79、 根據(jù)權(quán)利要求67-78中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述納米結(jié) 構(gòu)材料選自由M2F3 :Mq 、 M2C13 :Mq 、 M2Br3 :Mq 、 M2I3 :Mq 、 M2FOTr:Mq 、 M2OF:Mq、 M2OCl:Mq、 M2OBr:Mq、 M2OS:Mq和(M2)2S3:Mq所組成的組中； 其中，M2各自相同或不同，并且M2選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和Lu所組成的組中；Mq各自相 同或不同，并且Mq選自由Yb、 Er、 Tm和Ho所組成的組中。
80、 根據(jù)權(quán)利要求79所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料為 YOF:Yb，Er、 LaF3:Yb,Er、 CeF3:Yb，Er、 GdF3:Yb，Er、 YF3:Yb,Er、 YOF:Yb,Tm、 LaF3:Yb，Tm、 CeF3:Yb,Tm、 GdF3:Yb，Tm、或YF3:Yb，Tm。
81、 根據(jù)權(quán)利要求65-80中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述如式 [CX3(CX2)n(CH2)mCOO]pM2所示的至少一種化合物選自i(CF3COO)3Y和 (CF3COO)3La所組成的組中。
82、 根據(jù)權(quán)利要求67-81中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述如式 [CX3(CX2)n(CH2)m COO]pMq所示的至少一種化合物選自由(CF3COO)3Yb和 (CF3COO)3Er所組成的組中。
83、 根據(jù)權(quán)利要求65-82中的任意一項(xiàng)所述的方法，所述納米結(jié)構(gòu)材料 具有選自以下結(jié)構(gòu)所組成的組中的結(jié)構(gòu)六方相、立方相、四方相、菱方相、 正交相、單斜相、三斜相和它們的組合。
84、 根據(jù)權(quán)利要求65-83中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述納米結(jié) 構(gòu)材料包括尺寸〈50nm的至少一維。
85、 根據(jù)權(quán)利要求65-84中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述納米結(jié) 構(gòu)材料包括尺寸S25nm的至少一維。
86、 根據(jù)權(quán)利要求65-85中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述納米結(jié) 構(gòu)材料包括尺寸^10nm的至少一維。
87、 根據(jù)權(quán)利要求65-86中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述納米結(jié) 構(gòu)材料為以下形式納米顆粒、納米膜或單塊。
88、 根據(jù)權(quán)利要求87所述的方法，其中，所述納米顆粒包括芯納米顆 粒和/或芯-殼納米顆粒。
89、 根據(jù)權(quán)利要求87或88所述的方法，其中，所述納米顆粒為芯納米 顆粒的形式，并且該方法還包括在所述芯上施用至少一種有機(jī)和/或無機(jī)殼 材料，以得到芯-殼納米顆粒。
90、 根據(jù)權(quán)利要求87或88所述的方法，其中，所述納米顆粒為芯納米 顆粒的形式，并且所述納米顆粒還包括設(shè)置在所述芯上的至少一種有機(jī)和/ 或無機(jī)殼材料，以得到芯-殼納米顆粒。
91、 根據(jù)權(quán)利要求88-90中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述殼材料 如式MiM2Xn或MtM2Xn:Mq所示，其中，M!、 M2、 X、 n和Mq與權(quán)利要求 1-3或65-67中的任意一項(xiàng)所定義的相同。
92、 根據(jù)權(quán)利要求89或90所述的方法，其中，所述有機(jī)殼材料包括至 少一種聚合物、表面活性劑、脂質(zhì)或它們的組合。
93、 根據(jù)權(quán)利要求92所述的方法，其中，所述至少一種聚合物選自由 聚苯乙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乳酸所組成的組中。
94、 根據(jù)權(quán)利要求89-91中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述無機(jī)殼 材料包括NaM2F4、 LiM2F4、 KM2F4、 RbM2F4、 CsM2F4、 BeM2F5、 Be(M2)2F8、 MgM2F5、 Mg(M2)2F8、 CaM2F5、 Ca(M2)2F8、 SrM2F5、 Sr(M2)2F8、 BaLnF5、 Ba(M2)2F8M2F3、 M2F3、 M2C13、 M2Br3、 M2I3、 M2FClBr、 M2OF、 M20C1、 M2OBr、 M2OS，[I(M2)2S3，其中，M2各自相同或不同，并且M2選自由Sc、 Y、 La、 Ce、 Pr、 Nd、 Pm、 Sm、 Eu、 Gd、 Tb、 Dy、 Ho、 Er、 Tm、 Yb和 Lu; Si02; Ti02; ZnS;或它們的組合所組成的組中。
95、 根據(jù)權(quán)利要求88-94中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，在所述芯上 連續(xù)地或不連續(xù)地施用所述殼。
96、 根據(jù)權(quán)利要求65-95中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述至少一 種納米結(jié)構(gòu)材料為至少一種納米顆粒，并且該納米顆粒的平均直徑〈50nm。
97、 根據(jù)權(quán)利要求65-96中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，所述至少一 種納米結(jié)構(gòu)材料為至少一種納米顆粒，并且該納米顆粒的平均直徑20nm。
98、 根據(jù)權(quán)利要求65-97中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，通過添加至 少一種表面活性劑、脂質(zhì)、聚合物、無機(jī)材料或它們的混合物，對所述納米 結(jié)構(gòu)材料的表面進(jìn)行改性。
99、 根據(jù)權(quán)利要求65-98中的任意一項(xiàng)所述的方法，其中，通過添加至 少一種表面活性劑，對所述納米結(jié)構(gòu)材料的表面進(jìn)行改性。
100、 根據(jù)權(quán)利要求99所述的方法，其中，所述至少一種表面活性劑如 式(I)所示<formula>formula see original document page 18</formula>其中，J各自相同或不同，并且1^^9; K各自相同或不同，并且0^C59; S各自相同或不同，并且0^S^9; Z各自相同或不同，并且1^Z^9; W各自相同或不同，并且0^W^9;y各自相同或不同，并且0^^9;R1、 R2、 R3、 R"和RS各自相同或不同，并且獨(dú)立地選自由H、取代的 或未取代的CrC6的垸基、取代的或未取代的Q-Q的芳基、HS、 COOH、 NH2和OH所組成的組中；W各自相同或不同，并且選自由COOH、 NH2、 OH、 PK)和P所組成的組中；條件是s+y〈10。
101、 根據(jù)權(quán)利要求99或100所述的方法，其中，所述表面活性劑為親 水性的、疏水性的和/或兩性的表面活性劑。
102、 根據(jù)權(quán)利要求65-101所述的方法，其中，所述納米結(jié)構(gòu)材料上附 著有生物分子。
103、 根據(jù)權(quán)利要求102所述的方法，其中，所述生物分子選自由以下 物質(zhì)所組成的組中蛋白質(zhì)、核酸、核苷、核苷酸、DNA、激素、氨基酸、 肽、擬肽、RNA、脂質(zhì)、白蛋白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維生素、神經(jīng) 遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、二糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、多聚糖和它 們的混合物。
104、 一種納米結(jié)構(gòu)材料，該材料是通過權(quán)利要求65-103中的任意一項(xiàng) 所述的方法得到的。
105、 一種制品，該制品包括權(quán)利要求104所述的納米結(jié)構(gòu)材料。
106、 根據(jù)權(quán)利要求105所述的制品，其中，該制品為以下制品中的至 少一種顯示裝置、太陽能電池、光學(xué)數(shù)據(jù)存儲器、生物探針、用于給藥的 載體、燈、發(fā)光二極管、液晶顯示器、耐磨材料、激光器、光學(xué)放大器、和 /或用于生物成像的設(shè)備。
107、 一種試劑盒，該試劑盒包括至少一種根據(jù)權(quán)利要求104所述的納 米結(jié)構(gòu)材料和至少一種生物分子。
108、 根據(jù)權(quán)利要求107所述的試劑盒，其中，所述生物分子選自由以 下物質(zhì)所組成的組中蛋白質(zhì)、核酸、核苷、核苷酸、DNA、激素、氨基酸、 肽、擬肽、RNA、脂質(zhì)、白蛋白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維生素、神經(jīng) 遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、二糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、多聚糖和它 們的混合物。
109、 一種生物成像和/或生物檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 至少一種納米結(jié)構(gòu)材料，該納米結(jié)構(gòu)材料是由根據(jù)權(quán)利要求65-103中的任意一項(xiàng)所述的方法制備的； 至少一種生物分子； 至少一種激發(fā)源；和至少一種裝置，該裝置用于向所述系統(tǒng)傳送所述激發(fā)源。
110、 根據(jù)權(quán)利要求109所述的系統(tǒng)，其中，所述生物分子選自由以下 物質(zhì)所組成的組中蛋白質(zhì)、核酸、核苷、核苷酸、DNA、激素、氨基酸、肽、擬肽、RNA、脂質(zhì)、白蛋白、抗體、磷脂、糖脂、固醇、維生素、神經(jīng)遞質(zhì)、碳水化合物、蔗糖、二糖、單糖、寡肽、多肽、低聚糖、多聚糖和它 們的混合物。
111、 根據(jù)權(quán)利要求109或110所述的系統(tǒng)，其中，所述激發(fā)源為近紅 外線。
112、 根據(jù)權(quán)利要求111所述的系統(tǒng)，其中，所述近紅外線的波長為 980nm。
113、 根據(jù)權(quán)利要求109-112中的任意一項(xiàng)所述的系統(tǒng)，其中，用于向所 述系統(tǒng)傳送所述激發(fā)源的裝置選自由光導(dǎo)纖維、內(nèi)視鏡、外部光源和外部激 光所組成的組中。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于制備如式M₁M₂X_n所示的至少一種納米結(jié)構(gòu)材料的方法，該方法包括對如式[CX₃(CX₂)_n(CH₂)_mCOO]_pM₁所示的至少一種化合物和如式[CX₃(CX₂)_n(CH₂)_mCOO]_pM₂所示的至少一種化合物進(jìn)行處理的步驟，其中，X各自相同或不同，并且X選自由鹵素、O、S、Se、Te、N、P和As所組成的組中；n各自相同或不同，并且0≤n≤10；m各自相同或不同，并且0≤m≤10；p各自相同或不同，并且1≤p≤5；M₁各自相同或不同，并且M₁選自由Li、Na、K、Rb、Cs、Fr、Be、Mg、Ca、Sr、Ba、Ra和NH₄所組成的組中；M₂各自相同或不同，并且M₂為金屬離子。本發(fā)明還提供了根據(jù)本發(fā)明的方法制備的納米結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用。
文檔編號C01F1/00GK101395247SQ200780007497
公開日2009年3月25日 申請日期2007年1月5日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月6日
發(fā)明者周經(jīng)武, 衣光舜 申請人:新加坡國立大學(xué)