一種基于水溶性稀土熒光納米材料的懸臂式標(biāo)記筆的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于生物熒光成像領(lǐng)域，具體涉及一種基于水溶性稀土熒光納米材料的懸臂式標(biāo)記筆及其制備方法和應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]稀土上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料具有獨(dú)特的4f電子層結(jié)構(gòu)，相對(duì)于傳統(tǒng)熒光材料如量子點(diǎn)、有機(jī)染料分子等，這樣的結(jié)構(gòu)使其擁有上轉(zhuǎn)換的特殊發(fā)光性質(zhì)，其材料優(yōu)點(diǎn)為發(fā)射帶窄、化學(xué)穩(wěn)定性高、光強(qiáng)度大且穩(wěn)定性好、毒性小等。
[0003]“隱形墨水” 一直作為機(jī)密檔案的重要書寫工具，擁有在常規(guī)狀態(tài)下不被肉眼識(shí)另IJ，在經(jīng)過一定處理后顯形的特點(diǎn)。據(jù)近些年相關(guān)文獻(xiàn)報(bào)道，美國(guó)中情局公布了一批已被封鎖了一個(gè)世紀(jì)的機(jī)密文件，這些涂抹了隱形墨水的文件資料對(duì)中情局十分重要。本文自合成的稀土親水性新材WK2Yba97Eratl3F5開發(fā)成為“隱形墨水”有利于擴(kuò)大已有“隱形墨水”的范圍，用這種稀土墨水裝載的懸臂式標(biāo)記筆可運(yùn)用在文化教育、機(jī)密檔案記錄等領(lǐng)域中。
[0004]自20世紀(jì)以來，研宄人員發(fā)現(xiàn)稀土化合物具有一系列特殊的藥物功效，可以運(yùn)用于治療血栓病、皮膚病等，由于稀土化合物擁有抗炎的作用，可用于治療皮膚病類，目前稀土抗炎藥物絕大部分為局部外用的藥。因此，稀土化合物對(duì)皮膚來說是一種相對(duì)安全的物質(zhì)。醫(yī)用皮膚標(biāo)記筆可以用于整形外科、普通外科、放射治療等外科手術(shù)的定位標(biāo)識(shí)。其特點(diǎn)需要不易被碘伏、酒精等物質(zhì)擦拭，標(biāo)記可以保持5-10天。以稀土親水性材料K2Yba97Era 為主體開發(fā)醫(yī)用皮膚標(biāo)記筆可以達(dá)到隱蔽式的安全標(biāo)記，可以保持1~2天。將稀土新材料K2Yba 97Er0.C13F5開發(fā)成為懸臂式皮膚標(biāo)記筆將可以標(biāo)識(shí)在生物體表，可以運(yùn)用在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)標(biāo)記、刑偵取證、教育文化領(lǐng)域中。
[0005]防偽技術(shù)是一種利用現(xiàn)代科技開發(fā)的用于保護(hù)物的方式，具有難偽造性、獨(dú)占性以及準(zhǔn)確識(shí)別性等特點(diǎn)。稀土材料運(yùn)用在防偽技術(shù)領(lǐng)域的優(yōu)越特性日益受到研宄者的關(guān)注，目前，稀土化合物大都以油墨的形式運(yùn)用在發(fā)票、證券、鈔票等進(jìn)行防偽，但這些制作工藝耗材大、成本較高。本發(fā)明首次利用新開發(fā)的稀土材料K2Yba97Era^^與PVA環(huán)保膠水結(jié)合制作成穩(wěn)定性和分散性良好的“稀土膠水”，開發(fā)一種全新的防偽標(biāo)識(shí)設(shè)計(jì)。因?yàn)橄⊥凉庠匆约捌ヅ湎⊥敛牧项伾奈ㄒ弧浴⑿虏牧螷2Yba97Er0.C13F5唯一合成方式以及新材料K2Yb0.97Er0.J75的優(yōu)越特性(水溶性好，且發(fā)射明顯的橙色光斑)使其在藥品包裝防偽領(lǐng)域中有著強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種基于水溶性稀土熒光納米材料的懸臂式標(biāo)記筆及其制備方法和應(yīng)用，該標(biāo)記筆產(chǎn)生的熒光標(biāo)記具有隱蔽性(無激光照射則不顯示)、形式多樣性(數(shù)字、字母等)、安全性(稀土材料具有低毒性的特點(diǎn))等優(yōu)點(diǎn)，可以運(yùn)用在皮膚標(biāo)記、文化教育、刑偵標(biāo)記、商品防偽標(biāo)記等領(lǐng)域。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案: 一種基于水溶性稀土熒光納米材料的懸臂式標(biāo)記筆:水溶性稀土熒光納米材料為PEG-K2Yba97Eraci3F5Jg記筆為稀土標(biāo)記水筆和稀土標(biāo)記膠水筆。
[0008]制備方法包括以下步驟:
(1)水溶性稀土熒光納米材料PEG-K2Yba97Ertl.C13F5的合成
在聚乙二醇-400中加入稀土硝酸鹽Ln (NO) 3，Ln為Yb3+和Er3+，在攪拌狀態(tài)下滴加氟化鉀溶液，200°C水熱反應(yīng)5小時(shí)，經(jīng)離心，無水乙醇清洗3次，真空干燥24小時(shí)，制得水溶性稀土熒光納米材料PEG-K2Yba97Eratl3F5;
(2)稀土標(biāo)記水筆的制作
將PEG-K2Yba97Era C13F5溶于水配成濃度為0.lmg/mL的稀土溶液；將棉花包卷在塑料薄膜中，并浸泡在稀土溶液中3小時(shí)，裝載于棉簽筆桿里，將手持式980nm激光器固定在懸臂的尾部，制得基于水溶性稀土熒光納米材料的懸臂式標(biāo)記水筆；
稀土標(biāo)記膠水筆的制作:
將PEG-K2Yba97Eratl3F5溶于水配成濃度為0.lmg/mL的稀土溶液，加入水和7wt.%聚乙烯醇膠水，混勻后，攪拌2小時(shí)，得到稀土膠水，倒入懸臂式筆狀擠壓模型中，制得基于水溶性稀土熒光納米材料的懸臂式標(biāo)記膠水筆。
[0009]稀土硝酸鹽和氟化鉀的摩爾比為1: 7。
[0010]稀土標(biāo)記水筆的制作中980nm激光器和熒光標(biāo)記處于同一界面。
[0011]稀土膠水中聚乙稀醇膠水、稀土溶液和水的體積比為1:1:2。
[0012]所述的基于水溶性稀土熒光納米材料的懸臂式標(biāo)記筆應(yīng)用于皮膚標(biāo)記、文化教育、刑偵標(biāo)記、商品防偽標(biāo)記中。
[0013]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于:
(I)本發(fā)明合成的K2Yba97Era(l3F5M料是一種新型自行合成研發(fā)的稀土材料，具有水溶性強(qiáng)、橙色熒光強(qiáng)、低毒性的特點(diǎn)。
[0014](2)本發(fā)明制作標(biāo)記筆可以標(biāo)記在紙上和皮膚上，因?yàn)樗玫哪牧蠟榈投拘缘南⊥敛牧稀?br>[0015](3)標(biāo)記具有一定的隱蔽性，在常態(tài)下并不顯現(xiàn)，只有照射980nm激光后才會(huì)顯示出標(biāo)記的形貌。
[0016](4)標(biāo)記筆懸臂式設(shè)計(jì)使980nm激光器和熒光標(biāo)記處于同一界面。
[0017](5)提出“稀土膠水”的概念，探宄出三種溶劑的穩(wěn)定的體積比(PVA:UCNPs:H2O=1: 1:2)，并將其應(yīng)用于商品防偽標(biāo)記中。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明所述的于水溶性稀土納米材料的懸臂式標(biāo)記筆的一系列實(shí)物模型:
(A)稀土納米材料熒光水筆模型(未裝懸臂);(B)稀土納米材料熒光膠水筆模型(未裝懸臂)；(C)懸臂式稀土皮膚標(biāo)記筆初步模型(未裝激光器)；(D)稀土懸臂式納米材料標(biāo)記筆模型；(E) 980nm激光器固定在模型上的3DMAX示意圖。
[0019]圖2為980nm激光器照射在(A)白紙；(B)雞腿表面上。
[0020]圖3為基于水溶性稀土納米材料的懸臂式標(biāo)記筆并將其應(yīng)用于紙上書寫的效果圖:(1)未照射980nm激光的書寫效果圖；(2)照射980nm激光的效果圖:(A)三角形(B)橢圓形(C)數(shù)字2 (D)字母A。
[0021]圖4為水溶性稀土納米材料的懸臂式標(biāo)記筆并將其應(yīng)用于雞腿皮膚標(biāo)記的效果圖:(I)未照射980nm激光的皮膚標(biāo)記效果圖；(2)照射980nm激光的效果圖:(A)花生狀
(B)字母K (C)三角形。
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