本發明屬于生物醫學發光復合材料領域，具體涉及一種稀土上轉換納米晶顆粒-氫鍵有機框架復合材料及其制備方法，該復合材料中氫鍵有機框架（hofs）緊密包覆上轉換納米粒子形成良好的熒光共振能量轉移，激發氫鍵有機框架hofs產生大量單線態氧，可引發腫瘤細胞的氧化應激損傷，對于腦膠質瘤等深層腫瘤具有較好的治療前景。

背景技術：

1、癌癥是一種危害極大的疾病，嚴重威脅著全人類的健康。癌癥的治療方式包括手術、放療、化療、免疫治療、光療、靶向治療等。其中，光療中的光動力治療（pdt）是一種非侵入、低毒、時空精度高且副作用小的治療手段，在癌癥治療中具有良好的前景，被認為是有前途的癌癥治療方式。光動力療法原理是通過使用特定波長的激光照射光敏劑使其受到激發，激發態的光敏劑將能量傳遞給周圍的氧，生成活性氧，活性氧與臨近的生物大分子發生氧化反應，產生細胞毒性，進而導致細胞受損乃至死亡。光動力治療離不開光敏劑、激發光源以及氧氣這三個條件。目前使用較多的光敏劑分子主要是吸收紫外或可見光區的光，但是由于短波長的光的穿透深度有限，對于深層組織處的腫瘤治療有一定的局限性，同時光敏劑產生的活性氧分子壽命短、擴散距離有限等也限制了pdt對組織深處或尺寸較大的腫瘤治療的應用。

2、因此，迫切需要找到一種合成工藝簡單，在相同可見光或近紅外（nir）光觸發下，能直接產生活性氧的光敏劑。目前依靠金屬配位鍵和共價鍵形成的有機骨架類化合物具有結構可調性，高的比表面積和有序的孔結構等特點，在生物醫學成像和癌癥治療等多方面有廣泛應用。如金屬有機框架(mofs)和共價有機框架(cofs)等材料可用于腫瘤細胞光治療。然而，mofs和cofs的制備過程中需要引入金屬離子或有機溶劑，會給實際應用帶來潛在毒性問題。

3、氫鍵有機框架(hofs)是通過有機配體之間的氫鍵相互作用自組裝而成，制備條件溫和，無金屬摻雜，具有良好的生物安全性和優異的生物相容性、豐富的化學功能和可調的孔隙率，在生物技術和生物醫學領域具有獨特優勢。目前，hofs在生物醫用領域的應用主要作為載體應用于酶/蛋白質保護方面。如cn119524159a公開了一種聲動力靶向載藥納米粒子，包括多孔載體、負載在所述多孔載體中的藥物和化學修飾于所述多孔載體外表面的靶向配體；所述多孔載體為氫鍵有機框架；所述氫鍵有機框架的構筑單元為金屬卟啉配合物。cn119431813a公開了一種用于煙道氣脫硫的氫鍵有機框架材料，將有機軟多孔框架材料在零下87℃~零下20℃條件下活化，將活化后的晶體粉末至于二氧化碳氛圍中靜置6~12小時。用真空泵抽真空1~2小時，將二氧化碳分子除掉，得到所述氫鍵有機框架材。cn118240228a公開了一種乏氧響應性載蛋白氫鍵有機框架，通過在配體分子邊臂上修飾聚乙二醇分子增加氫鍵有機框架的生理穩定性，并利用偶氮鍵作為乏氧響應元件，實現氫鍵有機框架對乏氧環境的響應和可控蛋白釋放效果。同時提供了該乏氧響應性載蛋白氫鍵有機框架在制備抗腫瘤藥物中的應用。

4、隨著技術的進步，研究發現一些氫鍵有機框架(hofs)因其結構中包含特定的功能性有機分子而表現出一定的光學活性，可以被利用來實現能量轉移；此外也有研究發現部分hofs中含有適合于產生單線態氧或其他活性氧物種的組分，可直接參與光動力治療中的光敏化過程。如cn113150297b公開了二維介孔氫鍵有機骨架材料及其制備方法，構成氫鍵有機骨架材料的四羧酸單體分子通過suzuki偶聯反應合成，該氫鍵有機骨架材料具有大孔道尺寸、高比表面積與優異的熱穩定性和化學穩定性；通過滴涂法可以將氫鍵有機骨架材料負載到棉紡織物上得到氫鍵有機骨架纖維復合材料。該復合材料在光照條件下，可以高效的對細菌進行殺滅。cn117701281a公開了一種金屬-有機框架與氟化物納米晶復合光子功能材料，利用靜電相互作用驅動的復合策略，將不同的金屬-有機框架與氟化物納米晶表面直接相互作用復合，形成豐富的光子功能復合材料。該復合材料結合了金屬-有機框架材料優異的生物相容性和氟化物納米晶的上轉換熒光性能，可進一步功能化修飾，是極具應用前景的生物納米探針材料。cn109172587a公開了一種ph響應雙藥物釋放的金屬有機框架-上轉換納米體系的制備方法，其采用聚合物改性的方法改善具有核殼結構上轉換納米晶的水溶性，再將金屬有機框架生長在上轉換發光納米晶表面，得到金屬有機框架包覆的上轉換納米體系；將含有氨基的鹽酸阿霉素連接到金屬有機框架表面，再將其它抗癌藥物吸附到金屬有機框架的多孔結構內，即得到雙藥物負載的金屬有機框架-上轉換納米體系。

5、雖然氫鍵有機框架(hofs)材料具有優異的性能，但現有hofs往往存在活性位點參與構筑氫鍵網絡而被占據以及在可見光區域的光激發導致其在體內深層次腫瘤的治療方面存在不足，影響了對其進一步的有效利用。因此，有必要通過結構改造、表面修飾等方法開發新型hofs復合材料，以期獲得具有高效光敏化能力及近紅外激發解決組織穿透深度問題。

技術實現思路

1、為了解決現有技術中的缺陷，本發明提供了一種稀土上轉換納米晶顆粒-氫鍵有機框架復合材料及其制備方法，該復合材料以稀土上轉換納米晶顆粒nagdf4:yb/er為核，以氫鍵有機框架為殼，該復合材料用于光動力治療時在980?nm近紅外光激發下產生活性氧，所述稀土上轉換納米晶顆粒nagdf4:yb/er中，yb的用量為nagdf4摩爾量的15%～35%，er的用量為nagdf4摩爾量的1%～5%，所述氫鍵有機框架為中-四(4-羧基苯基)卟吩通過羧酸基團的氫鍵網絡自組裝形成。本發明稀土上轉換納米晶顆粒-氫鍵有機框架（hofs）復合材料的設計，結合了稀土上轉換納米晶的獨特光學特性和氫鍵有機框架的多功能性，提升了光動力治療（pdt）的效果。其中稀土上轉換納米晶顆粒（nagdf4:yb/er）能夠在980?nm近紅外光激發下通過多光子吸收過程將低能量的近紅外光轉換為更高能量的可見光或紫外光，這種特性特別適用于生物組織的深層穿透而不引起顯著的熱損傷，轉換后的高能量光可以用于激活光敏劑，產生單線態氧或其他活性氧物種（ros），這對于腫瘤細胞的殺傷至關重要。氫鍵有機框架（hofs）殼層不僅提供了物理保護，防止核心的稀土上轉換納米晶在體內環境中降解或失活，還可能含有或負載額外的光敏劑分子，這些光敏劑可以在hofs提供的微環境中高效地產生活性氧，增強了整體的光動力治療效果。稀土上轉換納米晶產生的高能量光與hofs中的光敏劑之間的相互作用形成了一個協同系統，使得活性氧的生成更加高效，從而提高了對腫瘤細胞的殺傷效率。同時氫鍵有機框架（hofs）具有良好的生物相容性和較低的毒性，在光動力治療領域特別是在處理深層腫瘤方面具有巨大的潛力。

2、為實現本發明的上述目的，本發明提供了一種稀土上轉換納米晶顆粒-氫鍵有機框架復合材料，以稀土上轉換納米晶顆粒nagdf4:yb/er為核，以氫鍵有機框架為殼復合而成，該復合材料用于光動力治療時在980?nm近紅外光激發下產生活性氧。

3、進一步的，所述稀土上轉換納米晶顆粒nagdf4:yb/er中，yb的用量為nagdf4摩爾量的15%～35%，er的用量為nagdf4摩爾量的1%～5%。該稀土上轉換納米晶顆粒通過yb3+吸收近紅外光并傳遞給er3+，發射可見光，如540?nm綠光、660?nm紅光，有效穿透生物組織并減少光損傷。yb3+作為敏化劑，高摻雜比例提升近紅外光吸收效率；er3+作為激活劑，低摻雜避免濃度猝滅，確保高效上轉換發光。

4、進一步的，所述氫鍵有機框架為中-四(4-羧基苯基)卟吩通過羧酸基團的氫鍵網絡自組裝形成。其中中-四(4-羧基苯基)卟吩（tcpp）中卟啉核心作為光敏劑，在可見光激發下高效產生活性氧（ros），增強光動力治療效果。同時氫鍵網絡的多孔結構可負載藥物分子（如化療藥物），實現協同治療。

5、進一步的，所述nagdf4:yb/er采用如下方法制備：

6、1）制備油酸包覆的nagdf4:yb/er上轉換納米晶顆粒：將含有醋酸釓、醋酸鉺、醋酸鐿、油酸和1-十八烯的混合溶液混合后，加熱升溫至150~180℃保持40~60min；降溫至室溫后依次加入nh4f甲醇溶液和naoh甲醇溶液，升溫至45~55℃下保持60min，繼續升溫至100~120℃保持40min；通入惰性氣體繼續升溫至300~320℃保持100min，反應結束后離心，并將得到的固體洗滌、干燥，即得；高溫熱分解法可提高產物結晶性，300~320℃高溫反應確保nagdf4納米晶為六方相結構，提升上轉換發光效率。

7、2）取10mg油酸包覆的nagdf4:yb/er和3?mg四氟硼酸亞硝離子加入到3?ml?dmf中超聲處理15?min，過濾并將濾渣分散到10?ml丙酮中，在12000?rpm下離心30min，干燥即得。通過油酸/1-十八烯配體體系調控納米顆粒尺寸，避免團聚。

8、進一步的，所述醋酸釓、醋酸鉺、醋酸鐿、nh4f和naoh的用量的摩爾比為100：1~5：15~35：600~700：40~80；所述醋酸釓的摩爾量與所述油酸的體積的用量比為1mmol：20ml；所述醋酸釓的摩爾量與所述1-十八烯的體積的用量比為1mmol：30ml；所述nh4f甲醇溶液的濃度為0.50mol/l；所述naoh甲醇溶液的濃度為1mol/l。

9、進一步的，所述nagdf4:yb/er與氫鍵有機框架材料質量比為1：4~10。采用該比例，可合理調控殼層厚度，平衡光能傳遞效率與ros生成能力，保持復合材料最優的光動力治療效果。

10、本發明的另一個目的在于提供一種稀土上轉換納米晶顆粒-氫鍵有機框架復合材料制備方法，該復合材料以nagdf4:yb/er為核，氫鍵有機框架為殼，所述nagdf4:yb/er與氫鍵有機框架材料質量比為1：4~10，所述制備方法包括如下步驟：

11、1）制備nagdf4:yb/er上轉換納米晶顆粒：制備酸包覆的nagdf4:yb/er，將含有醋酸釓、醋酸鉺、醋酸鐿、油酸和1-十八烯的混合溶液混合后，加熱升溫至150~180℃保持40~60min；降溫至室溫后依次加入0.50mol/l的nh4f甲醇溶液和1mol/l的naoh甲醇溶液，升溫至45~55℃下保持60min，繼續升溫至100~120℃保持40min；通入惰性氣體繼續升溫至300~320℃保持100min，反應結束后離心，并將得到的固體洗滌、干燥，其中所述醋酸釓、醋酸鉺、醋酸鐿、nh4f和naoh的用量的摩爾比為100：1~5：15~35：600~700：40~80，所述醋酸釓的摩爾量與所述油酸的體積的用量比為1mmol：20ml，所述醋酸釓的摩爾量與所述1-十八烯的體積的用量比為1mmol：30ml；取10mg油酸包覆的nagdf4:yb/er和3?mg四氟硼酸亞硝離子加入到3?ml?dmf中超聲處理15?min，過濾并將濾渣分散到10?ml丙酮中，在12000?rpm下離心30min，干燥即得；

12、2）將制備的nagdf4:yb/er上轉換納米晶顆粒分散于5?ml?dmf中，加入3?mg聚乙烯吡咯烷酮，攪拌10h后加入10?mg中-四(4-羧基苯基)卟吩，繼續攪拌30min后加入10?ml去離子水，繼續攪拌10min后滴加8ml無水乙醇，繼續攪拌24小時，將產物離心、洗滌、干燥，即得。

13、進一步的，所述攪拌速度為500~1500rpm；所述洗滌為使用乙醇和丙酮沖洗，所述干燥為40~70℃下干燥。

14、本發明還提供了一種稀土上轉換納米晶顆粒-氫鍵有機框架復合材料的應用，將其作為原材料制備光動力治療劑。

15、進一步的，所述復合材料通過近紅外激光輻照激活上轉換發光粒子的多光子躍遷，激發稀土離子產生相應可見光，由于氫鍵有機框架（hofs）緊密包覆上轉換納米粒子形成良好的熒光共振能量轉移，激發hofs產生大量單線態氧，可引發腫瘤細胞的氧化應激損傷，對于腦膠質瘤等深層腫瘤具有較好的治療前景。

16、與現有技術相比，本發明技術方案的有益效果如下：

17、1、本發明的復合材料結合稀土上轉換納米晶的獨特光學特性與氫鍵有機框架的多功能性，有效的提高了光動力治療（pdt）的效果。該復合材料能增強近紅外光吸收與轉換，核材料能夠在980?nm近紅外光激發下通過多光子吸收過程將低能量的近紅外光轉換為更高能量的可見光或紫外光。氫鍵有機框架殼層通過羧酸基團形成的氫鍵網絡自組裝而成，tcpp是一種已知的光敏劑，具有良好的光敏化能力，在可見光范圍內有較強的吸收，該復合材料的設置可使得核在980?nm近紅外光激發下產生高能量的可見光時，這些光線可以被tcpp有效吸收，從而促進活性氧的生成，實現了從近紅外到可見光的能量轉換，再到活性氧生成的高效鏈式反應。這種復合材料在光動力治療領域展現了巨大的潛力，特別是在處理深層腫瘤方面，通過利用980?nm近紅外光激發，它可以有效地穿透深層組織，并在目標位置產生活性氧，達到局部高效治療的目的。

18、2、該復合材料具有良好的生物相容性，殼為tcpp自組裝形成的hofs，具有良好的生物相容性和較低的毒性，不僅有助于保持內部稀土上轉換納米晶顆粒的穩定性，還可以作為藥物載體，實現對光敏劑或其他治療藥物的可控釋放，提高治療效果的同時降低副作用，該材料有望成為一種安全有效的癌癥治療方向。