本發明屬于稀土技術領域，具體涉及一種一步法制備的多功能硫化銪(EuS)納米晶、制備方法及其在磁性和熒光雙生物成像方面的應用。

背景技術：

核磁共振成像因其具有較深的組織穿透力，并以無創方式探查，提供了理想的三維軟組織細節，現已成為現代醫學越來越廣泛應用的檢查手段。然而，其低的空間分辨率以及無法進行實時監測大大限制了其應用范圍。熒光成像具有更高的分辨率并具有實現實時成像的可能，但其空間分辨率和組織穿透力較低。因而發展一種具有多模式生物成像的造影劑在臨床診斷與手術方案制定等方面得到了越來越廣泛的關注。目前，已報道合成多種的多功能造影劑，如：Fe₃O₄@C@Ag(Biomaterials,2013,34,571-581.)、F_e3O₄@Cu_2–xS(J.Am.Chem.Soc.,2013,135,8571-8577.)、Au–Fe₃O₄(Chem.Commun.，2013,49,4938-4940.)、Au-Gd-DTPA(Chem.Commun.,2008,4930–4932.)等，這些造影劑多為多種單一功能的材料集成在一起，彼此之間功能相互影響與削弱，并且合成的方法繁瑣。因此開發一種具有多種功能的單一納米成像材料已成為研究熱點。

稀土銪EuX(X＝S,Se,Te)納米晶因其獨特的磁性和熒光性質，是一種理想的集多種功能于一身、可應用于多種生物成像手段的潛在造影劑材料。然而目前已報道合成的銪納米晶，如：Chem.Commun.,2005,242；J.Mater.Chem.,2005,15,4209；J.Phys.Chem.B.,2003,107,2193；J.Phys.Chem.B.,2006,110,9008等均為油相粒子，無法應用在生物體當中，而可適用于生物體的多功能稀土銪納米晶未見報道。因此，探索以簡單有效的方法合成可應用于生物體的稀土銪納米晶成為重要的研究方向。

技術實現要素：

本發明提供了一種從簡單原料出發制備多功能硫化銪(EuS)納米晶，將其從油相轉移至水相并獲得良好分散，實現其在磁性和熒光雙成像等生物影像學方面的應用。

首先，選用稀土銪的化合物和硫醇類試劑反應，用具有還原性烷基化合物和烷基酸作為穩定劑，在無水無氧條件下緩慢升溫至反應溫度，反應一段時間后冷卻至室溫，用丙酮沉淀，離心后分散在溶劑中；再用無水甲醇沉淀，離心后分散在溶劑中，重復幾次，最終分散在非極性溶劑中，得到油溶性EuS納米晶。然后將表面活性劑修飾在EuS納米晶表面，將其從油相轉移至水相中并分散均勻，最終得到適用于生物成像的水溶性EuS納米晶。該水溶性EuS納米晶具有熒光、磁性、低生物毒性等多種功能，可以實現磁性和熒光雙成像等生物影像學方面的應用。

本發明所述的用于多功能生物成像的水溶性EuS納米晶，其由如下步驟制備得到：

(1)稱取0.01g～1g稀土銪的化合物(可以為鹵化銪、硫酸銪、硝酸銪、醋酸銪)，0.05mL～10mL硫醇類試劑(可以為正庚硫醇、正辛硫醇、正己硫醇、正十二硫醇、正十四硫醇、正十八硫醇)，0.1mL～10mL還原性烷基化合物(可以為三辛基膦、1,2-十六烷二醇、1,2-十二烷二醇、油胺)，0.05mL～5mL烷基酸(可以為油酸、十二酸、脂肪酸)，5mL～50mL高沸點(高沸點的溫度范圍是370℃以上)溶劑(可以是十八烯、液體石蠟、煤油)于燒瓶中，在真空、70℃～150℃的條件下加熱30min～2h后，將反應體系內轉換成氮氣條件，升溫至200℃～350℃后反應10min～5h；反應結束冷卻至室溫，用無水丙酮沉淀；離心后將沉淀分散至非極性溶劑中(可以是三氯甲烷、甲苯、二氯甲烷、四氯甲烷、正己烷)，再用無水甲醇沉淀，重復離心、將沉淀分散至非極性溶劑、用無水甲醇沉淀操作2～4次；最后將得到的EuS納米晶再分散至非極性溶劑得到油溶性EuS納米晶溶液，油溶性EuS納米晶的濃度為0.05mg/mL～100mg/mL；

(2)量取2mL～50mL去離子水于反應燒瓶中，向其加入0.01g～10g表面活性劑(可以為十二烷基磺酸鈉、十六烷基三甲基溴化銨、P123、F127、卵磷脂、脂肪酸甘油酯、聚山梨酯、蔗糖酯等)，攪拌1min～2h(優選為5min～30min)，加熱至35℃～80℃；取0.05mL～5mL步驟(1)得到的油溶性EuS納米晶溶液，攪拌條件下以1～5滴/分鐘的速度逐滴滴加到上述含有表面活性劑的溶液中，表面活性劑的質量與EuS納米晶的質量比為100～2：1(優選為50～5：1)；攪拌待溶液中的非極性溶劑揮發后，表面活性劑通過親疏水相互作用包覆在油溶性納米晶表面，再超聲處理1min～30min(優選為5min～15min)，得到穩定分散在水相中的水溶性EuS納米晶。

以本發明所述方法得到的水溶性EuS納米晶為棒狀粒子，尺寸均勻(圖1)；具有良好的藍色熒光發射(圖2)和超順磁性(圖3)；將水溶性EuS納米晶加入含有宮頸癌細胞(HeLa)的水溶液體系中共同培養，水溶性EuS納米晶會通過細胞膜進入宮頸癌細胞中并顯示藍色熒光，表明水溶性EuS納米晶可以成功應用于細胞的熒光標記和熒光成像等方面(圖4)。將水溶性EuS納米晶溶液注射入小鼠腫瘤組織后，能獲得核磁共振成像圖，表明水溶性EuS納米晶可作為核磁共振成像造影劑(圖5)。

本發明制備的水溶性EuS納米晶具有以下特點：納米晶尺寸均勻，水相分散性好，良好的生物相容性，低生物毒性，具有優良的熒光發射及超順磁性等多種功能。另外此種水溶性EuS納米晶材料制備方法簡單、容易操作、重復性好、可以大量生產。適用于磁共振和熒光雙成像、生物熒光探針、磁學標記檢測等生物影像學應用領域。

附圖說明

圖1：實施例1所制備水溶性EuS納米晶電子顯微鏡TEM圖，粒子為棒狀，分散性良好，納米棒長為30nm，寬為8nm。

圖2：實施例2所制備水溶性EuS納米晶的熒光光譜，可以看出其熒光的激發峰位在375nm，發射峰在475nm；插圖為紫外光下EuS納米晶的水溶液照片，表明了EuS納米晶在水中分散均勻，具有優良的藍色熒光。

圖3：實施例3制備的EuS納米晶在室溫下磁滯曲線，表明其為超順磁性。

圖4：實施例1所制備水溶性EuS納米晶與HeLa細胞共培養后的激光共聚焦熒光顯微鏡照片，EuS納米晶可以進入細胞且分布在細胞質中，顯示明亮的藍色熒光，表明EuS納米晶可以應用在生物熒光成像方面。

圖5：實施例2所制備的EuS納米晶水溶液注射入小鼠腫瘤前、后的腫瘤組織對比核磁共振成像圖，從圖中可以看出未注射EuS的小鼠(a,b)的腫瘤在核磁共振成像中與正常組織信號強度沒有區別；而在腫瘤部位注射了EuS后的小鼠(c,d)在磁共振成像中其腫瘤組織信號強度明顯強于正常組織(圖中虛線標出白色區域)，表明水溶性EuS納米晶可以作為造影劑應用到核磁共振成像中(加粗的黑線是測試時橫斷面的線)。

具體實施方式

實施例1

(1)取氯化銪(0.0732g)、正十四硫醇(3mL)、三辛基膦(2mL)、油酸(0.22mL)、十八烯(5mL)于50mL燒瓶中，抽真空至0.01MPa，升溫至70℃，保持1h后，將真空轉換成高純氮氣，緩慢升溫至290℃，反應30min。反應溫度降至室溫，用無水丙酮沉淀；離心后將沉淀分散到氯仿中，再用無水甲醇沉淀，重復離心、將沉淀分散到氯仿中、用無水甲醇沉淀操作步驟3次，最后將得到的EuS納米晶沉淀再分散至氯仿中得到油溶性EuS納米晶溶液，濃度為70mg/mL

(2)在15mL去離子水中加入0.25g十六烷基三甲基溴化銨，攪拌30min后將溶液加熱至50℃。取2mL步驟(1)制備的油溶性EuS納米晶溶液，邊攪拌邊以每分鐘2滴的速度逐滴滴加到上述十六烷基三甲基溴化銨的水溶液中。攪拌待有機相完全揮發后，超聲處理10min，得到透明微黃的溶液，即為以十六烷基三甲基溴化銨穩定的水溶性EuS納米晶溶液，EuS納米晶形貌為納米棒，長度為30nm；水溶性EuS納米晶溶液在紫外光照射下顯示良好的藍色熒光。

實施例2

(1)取氯化銪(0.0336g)、正十二硫醇(2.5mL)、油胺(1mL)、油酸(0.125mL)、十八烯(10mL)于50mL燒瓶中，抽真空至0.01MPa，升溫至100℃，保持2h后，將真空轉換成高純氮氣氣體，緩慢升溫至290℃，反應20min。反應溫度降至室溫，用無水丙酮沉淀，離心后將沉淀分散到氯仿中，再用無水甲醇沉淀，重復離心、將沉淀分散到氯仿中、用無水甲醇沉淀操作步驟2次，最后將得到的EuS納米晶沉淀再分散至氯仿中得到油溶性EuS納米晶溶液，濃度為35mg/mL。

(2)在10mL去離子水中加入0.15g的F127，攪拌10min后將溶液加熱至40℃。取3mL步驟(1)制備的油溶性EuS納米晶溶液，邊攪拌邊以每分鐘1滴的速度逐滴滴加到上述F127的水溶液中。攪拌待有機相完全揮發后，超聲處理15min，得到透明微黃的溶液，即為以F127穩定的水溶性EuS納米晶溶液，EuS納米晶形貌為納米棒，長度為28nm，寬為7nm。水溶性EuS納米晶溶液在紫外光照射下顯示良好的藍色熒光。

實施例3

(1)取氯化銪(0.0732g)、正辛硫醇(2.5mL)、1,2-十六烷二醇(2mL)、油酸(0.44mL)、十八烯(10mL)于50mL燒瓶中，抽真空至0.01MPa，升溫至80℃，保持1h后，將真空轉換成高純氮氣氣體，緩慢升溫至290℃，反應1h。反應溫度降至室溫，用無水丙酮沉淀；離心后將沉淀分散到氯仿中，再用無水甲醇沉淀；重復離心、將沉淀分散到氯仿中、用無水甲醇沉淀操作步驟3次，最后將得到的EuS納米晶沉淀再分散至氯仿中得到油溶性EuS納米晶溶液，濃度為50mg/mL。

(2)在20mL去離子水中加入0.5g十二烷基磺酸鈉，攪拌20min后將溶液加熱至45℃。取5mL步驟(1)制備的油溶性EuS納米晶溶液，邊攪拌邊以每分鐘5滴的速度逐滴滴加到上述十二烷基磺酸鈉的水溶液中。攪拌待有機相完全揮發后，超聲處理5min，得到透明淡黃色的溶液，即為以十二烷基磺酸鈉穩定的水溶性EuS納米晶溶液，該水溶性EuS納米晶在室溫下具有超順磁性質。EuS納米晶形貌為納米棒，長度為32nm，寬為8nm。水溶性EuS納米晶溶液在紫外光照射下顯示良好的藍色熒光。