物理化学性质
该材料为核壳结构稀土掺杂上转换纳米颗粒,核心为NaYF₄基质中共掺杂40% Yb³⁺与4% Er³⁺,外层包覆一层未掺杂的NaYF₄惰性壳层。表面经油酸(oleic acid)配体修饰,赋予颗粒在非极性有机溶剂中的分散能力。
颗粒粒径通常在30 nm左右(±5 nm范围),呈单分散球形或近球形形貌。在980 nm近红外光激发下,Yb³⁺作为敏化剂吸收光子并将能量传递给Er³⁺发光中心,产生以540 nm为主的绿色发射,并伴随约650 nm的红光发射。惰性壳层的引入有助于降低核心表面缺陷引起的非辐射能量损耗,对维持发光强度具有积极作用。
该产品以环己烷为分散介质,浓度为5 mg/mL。油酸修饰的颗粒表面呈疏水性,可分散于环己烷、氯仿、甲苯等有机溶剂中,但不直接分散于水或缓冲液。储存条件建议为2–8 °C,避光保存,避免频繁温度波动。
材料相关内容介绍
该核壳上转换纳米颗粒的设计逻辑围绕“发光核心—惰性壳层—表面配体”三个层次展开。核心层中较高的Yb³⁺掺杂比例(40%)意在提升对980 nm激发光的吸收能力,而4%的Er³⁺浓度则在发光强度与浓度猝灭之间取得平衡。外延生长的NaYF₄壳层与核心晶格匹配,能够对核心表面的悬挂键与缺陷态形成物理隔离,从而减少激发能通过表面途径的非辐射耗散。这一核壳策略在稀土上转换纳米材料中是较为常见的结构优化方式。

油酸配体在合成过程中起到双重作用:一方面调控晶体生长方向与颗粒尺寸,另一方面使颗粒表面被长链烷基覆盖,从而获得在非极性溶剂中的胶体稳定性。这一表面特性决定了该材料在使用上的基本操作逻辑——所有涉及颗粒分散与反应的步骤需在有机相体系中进行,或先通过配体交换将油酸替换为亲水性分子后方可转入水相。
在实验应用中,油溶性上转换纳米颗粒常作为起始材料,用于进一步表面功能化。研究者可通过配体交换、硅烷包覆或两亲性聚合物包裹等方式,将颗粒从有机相转移至水相,并在转移过程中引入氨基、羧基或马来酰亚胺等反应位点。未经表面改性的油溶性颗粒则多用于有机相中的光学测试、复合材料制备或作为进一步修饰的前体。由于该材料以溶液形式供应,取用时的浓度准确性与分散状态直接影响后续实验的重复性,操作中需注意避免水分引入与溶剂挥发导致的浓度变化。
实验步骤及操作说明

取用与分装:本品以5 mg/mL环己烷分散液形式供应。收到后应检查瓶身有无渗漏,溶液应呈澄清或微带乳光的分散状态。若发现明显沉淀,可于超声浴中短时处理(功率不宜过高,时间控制在数分钟内)使颗粒重新分散。建议在首次使用时按单次实验用量分装至干燥的玻璃瓶或离心管中,密封后于2–8 °C避光保存。分装可减少反复冻融与开盖引入水汽的风险。
有机相操作:涉及该颗粒的稀释、混合或反应,应在无水有机溶剂体系中进行。移取前可将样品瓶置于超声浴中约30秒至1分钟,使颗粒分布均匀。移取后迅速密封原瓶。配制稀释液时,选用干燥的环己烷或氯仿,避免使用含水或未经干燥处理的溶剂,以防油酸配体脱落引发聚集。
配体交换(如需转水相):若实验需要将颗粒转入水相,可参考以下一般性流程:取适量油溶性颗粒分散液,在氮气或氩气保护下缓慢蒸除环己烷,得到油溶性颗粒残留物。加入含亲水性配体(如PEG-磷酸、聚丙烯酸或巯基羧酸类分子)的溶液,在适当温度与搅拌条件下反应一定时间。反应结束后通过离心或透析去除游离配体,将所得水溶性颗粒分散于水或缓冲液中。具体配体种类、浓度与反应条件需根据目标应用文献进行优化,不同配体的交换效率与胶体稳定性差异较大。

光学测试注意事项:进行荧光光谱测试时,建议使用980 nm激发光源,并注意激发功率密度不宜过高以免产生热效应或光损伤。样品池宜选用石英材质。由于环己烷易挥发,测试过程中应尽量缩短开盖暴露时间。若需长时间测试,可考虑使用密封比色皿。
废弃处理:含环己烷的废液应按照有机溶剂废液分类收集,不可直接排入下水道。含纳米颗粒的废弃物宜集中收集后交由具备资质的机构处理。
不同形态与规格的瑞禧生物供应
西安瑞禧生物围绕上转换纳米颗粒提供多种表面修饰与分散形态的产品,用户可根据实验体系与后续偶联需求进行选择。
油溶性核壳上转换颗粒:除本产品外,瑞禧生物供应油溶性核壳结构NaYF₄,Yb18%,Er2%@NaYF₄等规格。油酸修饰上转换纳米颗粒(R-SZ-0005)作为基础油相分散产品,适用于有机相中的光学表征与进一步表面工程。颗粒的掺杂比例、壳层组成与粒径分布可根据需求进行定制沟通。
水溶性及功能化衍生物:对于需要直接在水相体系中使用的场景,瑞禧生物提供PEG包裹上转换荧光纳米颗粒(R-SZ-0003)、聚丙烯酸PAA修饰稀土上转换纳米颗粒(R-SZ-0006)以及氨基功能化上转换纳米颗粒UCNPS-NH₂(R-SZ-0001)和羧基功能化UCNPS-COOH(R-SZ-0002)。氨基与羧基功能化产品可为蛋白、多肽或小分子配体的共价偶联提供反应位点。
二氧化硅包覆与复合材料:二氧化硅包上转换纳米颗粒UCNPS-SiO₂(R-SZ-0004)在颗粒表面形成介孔或致密硅层,便于进一步硅烷化学修饰。此外,瑞禧生物还提供UCNP-Fe₃O₄复合物、ZnO或TiO₂包裹上转换颗粒等复合材料规格,供多模态或催化相关研究参考。
生物分子修饰定制:在应用层面,瑞禧生物可提供经牛血清蛋白(BSA)、转铁蛋白、CD44蛋白、刀豆球蛋白(Con A)等生物分子修饰的上转换纳米颗粒。此类产品通常以水分散液形式供应,适用于细胞标记或靶向识别相关实验。用户在选用时应核对外层修饰分子与实验模型的匹配性,并结合颗粒浓度与粒径信息设计给药或孵育条件。
参考文献
[1] Sigma-Aldrich. NaYF4:Yb,Er@NaYF4, Oil soluble core-shell, fluorescence λex 980, green light. Product No. 926620.