A'即插即用'的方法来创建水分散性Nanoassemblies包含两亲聚合物，有机染料和上变频纳米粒子

本实验方案的总体目标是展示上转换纳米颗粒的合成方法，以及如何将其与有机染料分子封装，以制备可在水中分散的纳米组装体。该方法可解答纳米技术和光化学领域的若干问题，例如如何将纳米颗粒从有机溶剂转移至水相环境，以及如何在水中保持其光反应活性。我们所采用的独特“即插即用”方法的主要优势在于其简便性和通用性。

该包封工艺可应用于多种纳米颗粒与有机器件的组合。上转换纳米颗粒与光敏分子的结合将有助于开发更多需要紫外光激活的药物。此外，该方法还可用于研究发光纳米颗粒与有机染料分子之间的能量传递过程。

通常，纳米颗粒包封需要格外谨慎，尤其是在相转移步骤中。例如，添加顺序或试剂比例的错误都可能导致颗粒聚集。由于该方法涉及多个具有挑战性的包封步骤，因此对其进行可视化演示至关重要。

因此，该过程需要精确控制时间、材料用量和温度。首先，将一个250毫升的加热套放置在常规搅拌器上，并将加热套连接至热电偶。然后，将一个装有磁力搅拌子的250毫升圆底烧瓶置于加热套上。

正确夹紧后，将一个空气接头连接到圆底烧瓶的左侧支管上，并用塑料管将该空气接头连接至抽气管线。随后，将一个玻璃接头安装在圆底烧瓶的右侧支管上，并在玻璃接头上固定一个温度计套管。通过温度计套管将温度探头插入烧瓶内，并将其连接到热电偶上。

将蒸馏头连接至圆底烧瓶的中部瓶口，并在蒸馏头顶部塞上一个塞子。将蒸馏头与冷凝管相连，再连接真空蒸馏接头和一个50毫升的圆底烧瓶。然后通过塑料管将真空蒸馏接头与鼓泡器连接。

接下来，将1.17克乙酸亚铁、0.439克乙酸钇和0.0727克乙酸铒加入250毫升圆底烧瓶中，向烧瓶中加入30毫升油酸和75毫升正己烷。使用量筒将烧瓶连接至双歧管施伦克线，打开相应阀门，使烧瓶与氮气管线保持连通。开启热电偶，将温度设定为80°C。

通过将热电偶设置在50至500毫升范围内，逐渐将系统加热至该温度。待所有起始物料完全溶解后，移去加热套，使反应体系冷却至30摄氏度。当温度降至30摄氏度时，取下蒸馏头，将空气接头从左侧颈口转移至中间颈口，并用塞子封闭左侧颈口。

然后通过将氮气管线上的阀门转向真空管线，缓慢向反应瓶中引入真空。当溶液停止冒泡后，以每分钟5摄氏度的速度将温度升至115摄氏度。在115摄氏度下反应15分钟后，撤去加热套，将反应冷却至50摄氏度。

随后，通过将蒸馏头重新连接至中间颈口，空气适配器重新连接至左侧颈口，迅速将装置恢复至原始形态。在冷却过程中，向一个带盖的塑料瓶中加入74克氢氧化钠和0.5克氟化铵，再通过超声处理在50毫升甲醇中溶解这些试剂。将所得溶液倒入250毫升圆底烧瓶中，并用5毫升甲醇冲洗烧瓶内壁。

将溶液在50摄氏度下搅拌30分钟后，升至75摄氏度以蒸馏甲醇，在蒸馏过程中必要时清空收集瓶。蒸馏结束后，在氮气保护下尽快将反应加热至300摄氏度。当温度达到300摄氏度后，维持该温度1小时。

如有需要，可用铝箔覆盖装置以帮助维持温度。随后移除热源，使反应冷却至室温。冷却至室温后，将溶液均分为三份，分别加入三个50毫升塑料离心管中，并用无水乙醇定容至50毫升刻度线，然后在3,400 ×g 条件下离心15分钟。

弃去上清液后，将上转换纳米颗粒（UCNP）沉淀物重新分散于7.5毫升己烷中，并用乙醇加至每管50毫升刻度。在3,400 × g条件下离心15分钟后，弃去上清液，将固体UCNPs重新分散于30毫升氯仿中，转移至玻璃样品瓶中以供后续使用。

此时，将 25 毫克聚苯乙烯、Ultima 和氢化物或 PSMA 溶于 3 毫升氯仿中。在配有磁力搅拌子的闪烁小瓶中，加入 250 微升 UCNP 氯仿储备溶液。室温下搅拌溶液 2 小时。

接下来，将160毫克的聚醚胺2070溶解于1毫升氯仿中，使用移液器将该溶液一次性加入闪烁小瓶中。在室温下搅拌溶液过夜后，将适量的有机染料分子一次性加入闪烁小瓶中。

然后将所得溶液搅拌一小时。接着使用旋转蒸发仪在减压条件下除去氯仿。完成后，向闪烁瓶中加入三毫升 0.001 摩尔的氢氧化钠水溶液，并超声处理该瓶，直至形成乳白色悬浮液。

将小瓶重新放回旋转蒸发仪后，小心地除去剩余的氯仿，直至悬浮液变为澄清溶液。随后，将溶液从闪烁瓶转移至两个1.5毫升的锥形离心管中，在20,600 ×g条件下离心25分钟。弃去上清液后，向每根离心管中加入1.5毫升去离子水，并在相同条件下再次离心，之后对管进行超声处理，使沉淀物在水中重新分散。

弃去上清液，向每根离心管中加入1.5毫升去离子水。待沉淀在水中经超声重新分散后，将每份水相纳米粒子分散液样品通过0.2微米的一次性注射器滤器过滤，以获得用于进一步测试的最终样品。当使用近红外980纳米激光照射时，TPP上转换纳米粒子样品产生绿色发射光，该发射光归属于掺杂铒的钠钇化合物的发光。

氟化物上转换纳米粒子在紫外光照射下，混合的D-A-E-U-N-C-P样品中无色的开环异构体转化为有色的闭环异构体。闭环异构体在可见光照射下则触发逆向反应。与典型的二芳基乙烯类化合物类似，这些开环异构体均不吸收电磁波谱中的可见光区域。

用365纳米光照射开环异构体可生成相应的闭环异构体。由于D-A-E-U-C-N-P的聚合物壳内封装的两种发色团具有明显分离的吸收带，因此观察到选择性光致变色现象，这表明两亲性聚合物壳有助于维持光反应在水中的效率。由于U CMPs的发射带与闭环异构体的吸收带重叠，U CMPs的发光通过能量转移过程被淬灭。

当样品被波长大于650纳米的可见光照射时，只有闭环的异构体返回到开环异构体，并重新生成红色发射。尽管绿色发射在一定程度上仍然被淬灭，但一旦掌握，若操作得当，该技术可在48小时内完成。在尝试此操作过程中，重要的是要记住彻底清洗所有玻璃器皿，以确保纳米颗粒在后续制备过程中成功合成。

该技术为生物成像领域的研究人员开辟了新途径。它使研究人员能够制备并探索如何利用可调谐荧光的上转换纳米粒子来提高图像质量。观看本视频后，您应能充分理解如何合成这些上转换纳米粒子，并制备包含这些纳米粒子和有机染料分子的纳米组装体。

请务必注意，操作镧系元素、有机溶剂、水相以及高温条件可能具有极高的危险性。进行本实验时，应始终采取预防措施，例如佩戴个人防护装备。