本发明属于纳米材料领域，具体涉及一种具有热增强型荧光测温的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料及其制备方法和应用，该复合材料具有异常的热增强型荧光性能和优异的生物相容性，从而可以应用于细胞内温度传感。
背景技术：
1、温度在许多物理、化学和生物过程中起着关键作用。因此，实现快速准确的温度测量对工业生产、医学诊疗和科学研究至关重要，一直是各领域科研工作者追求的目标。医学研究表明，某些病理细胞由于更快的新陈代谢，表现出比正常细胞更高的温度。与体内生理过程相关的温度变化为～1℃，实现0.1℃热分辨率的温度变化监测能准确预防癫痫或急性心血管事故。将光能转换为热能从而杀伤癌细胞的光热治疗，通过肿瘤组织局部温度升高诱导不可逆的癌细胞损伤，达到光学微创治疗效果。因此，生理过程中温度的精准测量将有助于生物医学诊断和治疗，具有非常重要的意义。然而，常规的热电偶、热敏电阻和金属温度计等传统的测温工具不适合进行生物领域微纳米级的非接触式温度测量。荧光温度传感因其具有非侵入性、实时读出和高热分辨率等优势，成为生理温度测量领域最有前景的方法之一。
2、目前，一系列具有温度响应的材料被开发并用于荧光温度传感，包括小分子有机化合物、稀土配合物、量子点等。然而，大多数温度探针在实际使用时会受到多种限制，比如易受环境干扰、信噪比低。此外，大部分温度计采用组织穿透能力差的紫外-可见光激发，在检测过程中会遭受内源物质背景荧光的干扰，同时还会导致光漂白现象，这需要对信号进行校正才能准确地感知温度。稀土掺杂的稀土掺杂上转换纳米晶相对于传统光学温度计表现出高抗光漂白、非闪烁、无串扰发射和自发荧光的特性，因此在温度传感、生物探针和超分辨率成像等多种应用中受到了广泛关注。稀土离子具有独特的4f电子壳层和“阶梯状”激发态能级，可通过低能光子的连续吸收实现高能光子的上转换发射。此外，在低声子能量(～355cm-1)的氟化物纳米晶(氟钇化钠、氟钆化钠等)基质中，近红外连续激光可以激发稀土离子实现光子上转换过程，表现出更强的组织穿透能力，为稀土纳米晶在荧光测温应用提供了广阔的前景。上转换荧光热增强性能在荧光温度传感领域表现出相对于常规热猝灭型材料体系而言无可比拟的优势，因为生物纳米温度计的实际应用需要高灵敏度、高亮度和在复杂环境中的扛干扰能力，这会提高成像对比度和温度分辨率。但是，表面疏水性配体的使用严格阻碍了纳米晶在生理环境中的有效分散，这严格限制了其作为光学温度计在生物领域的实际应用。
技术实现思路
1、基于现有技术中的不足，本发明提供了一种具有热增强型荧光测温的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料及其制备方法和应用，并利用复合材料之间相互作用实现生理温度范围内的热增强型荧光测温应用。
2、一方面，本发明提供了一种具有热增强型荧光测温的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料，该复合材料由金属-有机框架和稀土纳米晶组成，其表达式为[m(l)x(g)y]@r，
3、其中m为金属有机框架中的金属离子，为zr、cu、cr、co、cd和fe中的至少一种；
4、l为金属有机框架中的有机配体，为对苯二甲酸、2-溴对苯二甲酸、2-羟基对苯二甲酸、2-氯对苯二甲酸、2-甲基对苯二甲酸、2，5-吡啶二羧酸、2-硝基对苯二甲酸、2-氨基对苯二甲酸、2，5-二羟基对苯二甲酸、2，5-二氯对苯二甲酸、2，5-二甲基对苯二甲酸和2，5-吡嗪二羧酸中的至少一种，x＝l～3；g表示与金属离子配位或在晶体孔道内的溶剂分子，为水、乙酸、n，n-二甲基甲酰胺、n，n-二甲基乙酰胺和n，n-二乙基甲酰胺中的至少一种，y＝0～60；r表示稀土纳米晶nalnf4，其中ln为稀土离子，为yb、y、er、gd中的至少一种。
5、优选的，所述ln为y、yb和er，其中，y、yb和er的摩尔比例为70∶29∶1。本发明实施例中使用稀土氯化盐lncl3·6h2o(ln3+＝70％y3+/29％yb3+/1％er3+)制备的金属-有机框架材料与稀土纳米晶(uio-66@nayf4：yb/er纳米晶)在具有生物穿透能力的红外激光激发下，整体表现出明显的上转换荧光，在复合材料与hela细胞共培后，hela细胞存活率依旧保持在100％左右，证明该材料优异的生物相容性。
6、另一方面，本发明还提供了一种所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料的制备方法，包括以下步骤：
7、(1)将稀土氯化盐与油酸和十八烯溶解混合，与氟化铵和氢氧化钠在惰性气体保护下加热反应，将所得产物用酸处理后，离心收集得到表面酸化的稀土纳米晶；
8、(2)将有机配体和表面酸化的纳米晶溶于溶剂中混合均匀，将金属盐溶解在溶剂中，之后加入将两种混合溶液进行加热反应，得到所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料。
9、可选地，步骤(1)中，所述稀土氯化盐为氯化镱、氯化钇、氯化钆或氯化铒；步骤(2)中，金属盐为氯化锆、硝酸铜、硝酸铬、硝酸钴、硝酸镉或硝酸锌。
10、本发明中，金属-有机框架合成所用的带羧酸有机配体是(a)对苯二甲酸、(b)2-溴对苯二甲酸、(c)2-羟基对苯二甲酸、(d)2-氯对苯二甲酸、(e)2-甲基对苯二甲酸、(f)2，5-吡啶二羧酸、(g)2-硝基对苯二甲酸、(h)2-氨基对苯二甲酸、(i)2，5-二羟基对苯二甲酸、(j)2，5-二氯对苯二甲酸、(k)2，5-二甲基对苯二甲酸、(1)2，5-吡嗪二羧酸。结构式分别如下：
11、
12、金属离子与有机配体上羧基中的羧酸根形成配位键，配位自组装形成金属-有机框架材料。过渡族金属离子与金属锆都和带羧酸的线性有机配体有较强的配位作用，因此本发明中，金属-有机框架材料的金属盐选择氯化锆作为示例，但不限于此，其他的金属盐比如硝酸铜、硝酸铬、硝酸钴、硝酸镉或硝酸锌，同样能够实现上述效果；有机配体选择对苯二甲酸和2-氨基对苯二甲酸作为示例，但不限于此，上述其他带羧酸的线性有机配体同样能够实现上述效果。
13、本发明中，金属-有机框架材料合成所用金属盐中的金属离子和有机配体的摩尔比为1∶2～5。
14、在本发明的一些实施方案中，步骤(3)中，在金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料合成时，所述的金属盐和稀土纳米晶在溶液中反应的摩尔比为5∶1～3。
15、在本发明的一些实施方案中，步骤(1)中，在稀土氯化盐与油酸和十八烯溶解混合时，在惰性气体保护下，温度升高至160℃，并保持30分钟进行熔融稀土氯化盐；
16、加热反应时，先以5℃/min的升温速度缓慢加热至100℃，保持30分钟，再以10-15℃/min的速率加热至290℃～300℃，保持2～2.5小时。
17、步骤(2)中，加热反应的条件为：在100℃～120℃加热反应1～3天。
18、又一方面，本发明还提供了一种所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料、或者所述的制备方法制备的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料在生物温度传感上的应用。
19、具体的，在应用时，通过所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料的上转换荧光强度来确定生物的生理温度。
20、最后，本发明还提供了一种所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料、或者所述的制备方法制备的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料在制备光学温度计中的应用。
21、本发明中，金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料具有上转换荧光强度对温度的热增强响应性能和优异的生物相容性，用于细胞内生理温度的热增强型荧光传感。
22、本发明具体的有益效果在于：
23、1.本发明制备的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料具有纳米级别尺寸从而能够进入细胞内，同时还具有优异的生物相容性，能实现生物体内的实际应用。
24、2.本发明制备的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料在具有强生物穿透能力的红外激光泵浦下，通过稀土纳米晶的上转换过程产生荧光发射，保证了该复合材料在生物领域的应用能力。
25、3.本发明的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料的上转换荧光强度随着温度的升高表现出反常的热增强性能，这一特性可以为温度传感提供新的测量策略。
26、4.本发明的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料的荧光热增强性能不受细胞内复杂生理环境的影响，能实现更精确的温度测量。
27、5.本发明的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料，经计算该复合材料温度传感的最大相对灵敏度为1.12％·k-1，完全可以应用于细胞内生理温度的热增强型温度传感。
1.一种具有热增强型荧光测温的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料，其特征在于，该复合材料由金属-有机框架和稀土纳米晶组成，其表达式为[m(l)x(g)y]@r，
2.根据权利要求1所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料，其特征在于，所述ln为y、yb和er，其中，y、yb和er的摩尔比例为70：29：1。
3.一种权利要求1或2所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述稀土氯化盐为氯化镱、氯化钇、氯化钆或氯化铒；
5.根据权利要求3所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，在金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料合成时，所述的金属盐和稀土纳米晶在溶液中反应的摩尔比为5：1～3。
6.根据权利要求3所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在稀土氯化盐与油酸和十八烯溶解混合时，在惰性气体保护下，温度升高至160℃，并保持30分钟进行熔融稀土氯化盐；
7.根据权利要求3所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加热反应的条件为：在100℃～120℃加热反应1～3天。
8.一种权利要求1或2所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料、或者权利要求3～7任一所述的制备方法制备的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料在生物温度传感上的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，在应用时，通过所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料的上转换荧光强度来确定生物的生理温度。
10.一种权利要求1或2所述金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料、或者权利要求3～7任一所述的制备方法制备的金属-有机框架与稀土纳米晶复合材料在制备光学温度计中的应用。
