本文關(guān)鍵詞：上轉(zhuǎn)換熒光納米探針的物性調(diào)制及其生物成像與檢測

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【摘要】：上轉(zhuǎn)換納米材料(UCNPs)因具有多方面光學(xué)特性而得到廣泛的研究和應(yīng)用。目前,通過調(diào)節(jié)稀土離子摻雜成分和比例,修飾改善顆粒的基本物理化學(xué)性能,制備出高效多彩的納米顆粒。而且,由于長波長紅外光的高穿透性、無細胞組織損傷以及上轉(zhuǎn)換納米顆粒的高信噪比和良好的生物相溶性,因此在生物熒光標(biāo)記成像、生物檢測及藥物治療等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用價值,是目前國際上的研究熱點。本論文主要闡述了高效上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶的物理化學(xué)性能調(diào)控、動植物細胞活體成像及應(yīng)用上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶進行定量的化學(xué)試劑檢測和生物性能的定性檢測。得出了如下結(jié)論:(1)實現(xiàn)了上轉(zhuǎn)換發(fā)光的多彩調(diào)節(jié)。通過調(diào)節(jié)Yb~(3+)/Er~(3+)/Tm~(3+)的濃度比,能夠控制微米/納米顆粒的特征發(fā)射峰藍色、綠色和紅色強度,實現(xiàn)了多彩發(fā)光。(2)通過摻雜5%的Zn~(2+)提高了發(fā)光強度。通過在NaLuF_4:18%Yb~(3+)/2%Er~(3+)納米顆粒中摻雜5%的Zn~(2+),其發(fā)光強度相對于沒有Zn~(2+)的納米顆粒得到大幅度提升。這是由于摻雜的Zn~(2+)離子使得Er~(3+)離子的電子云對稱性降低,從而增強了電子的吸附能力,提高了上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率。(3)證實了Er~(3+)和Tm~(3+)之間能量的可逆?zhèn)鬟f。在低功率激發(fā)下(5×102~9×102W/cm2),上轉(zhuǎn)換納米顆粒中的Tm~(3+)總是傳遞能量給鄰近的Er~(3+),從而導(dǎo)致發(fā)光強度降低。然而,通過大幅度提高激發(fā)光源功率譜密度(4.1×104~4.9×104 W/cm2),Er~(3+)將多余的能量逆向轉(zhuǎn)移給鄰近的Tm~(3+),提高了發(fā)光效率。實現(xiàn)了在Er~(3+)和Tm~(3+)之間能量的可逆?zhèn)鬟f。而且在高功率密度激光激發(fā)下(4.1×104~4.9×104 W/cm2),高濃度Yb~(3+)摻雜的NaYF_4顆粒的濃度淬滅效應(yīng)被打破。無效的Yb~(3+)被激發(fā),提高了發(fā)光效率。(4)完成了活體細胞的熒光成像。相比于基于透射光的光學(xué)成像,應(yīng)用上轉(zhuǎn)換納米探針對植物活體進行熒光顯微成像克服了對細薄切片的依賴,能無損害無創(chuàng)傷進行活體成像,有望在醫(yī)學(xué)上起到導(dǎo)航作用。(5)上轉(zhuǎn)換熒光納米探針對熒光素鈉(SF)定量檢測。基于能量共振轉(zhuǎn)移(LRET)基本原理,構(gòu)建了UCNPs@SF體系,計算了SF綠色發(fā)光帶與UCNPs的藍色發(fā)光帶的積分強度比值(IIRGB),構(gòu)建了IIRGB與SF濃度的函數(shù)模型,求出IIRGB值后找到對應(yīng)的SF濃度,從而實現(xiàn)SF的定量檢測。在本文中,固定上轉(zhuǎn)換納米探針的濃度,在洋蔥細胞上的SF檢測最低極限為0.14 ug/cm3。(6)上轉(zhuǎn)換熒光納米探針對有機染料(熒光素鈉和羅丹明b)的生物刺激性定性評估。通過對水母活體進行染料培育,證實了染料能被完全排泄,對整個活體水母沒有生命安全影響;同時,通過對水母細胞進行培育,發(fā)現(xiàn)羅丹明b對細胞具有可恢復(fù)的物理性傷害,而熒光素鈉表現(xiàn)為不可恢復(fù)的生化破壞。
【關(guān)鍵詞】：上轉(zhuǎn)換 納米顆粒 成像 檢測 刺激性
【學(xué)位授予單位】：湖南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB383.1;O657.3
【目錄】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-11
• 第一章 緒論11-23
• 1.1 發(fā)光材料11-15
• 1.1.1 稀土發(fā)光材料12-14
• 1.1.2 其他幾種上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料14-15
• 1.2 稀土上轉(zhuǎn)換熒光納米材料15-20
• 1.2.1 稀土發(fā)光材料的制備15-17
• 1.2.2 測試與表征17
• 1.2.3 稀土摻雜發(fā)光材料的應(yīng)用17-20
• 1.3 立題背景及意義20-21
• 1.4 本論文主要研究內(nèi)容21-23
• 第二章 稀土上轉(zhuǎn)換微米晶中Er~(3+)和Tm~(3+)的能量逆?zhèn)鬟f研究23-33
• 2.1 引言23-24
• 2.2 實驗部分24
• 2.2.1 主要材料和試劑24
• 2.2.2 主要儀器設(shè)備和表征24
• 2.2.3 實驗合成方法24
• 2.3 結(jié)果與討論24-31
• 2.3.1 稀土上轉(zhuǎn)換微米晶的結(jié)構(gòu)和形貌表征24-26
• 2.3.2 上轉(zhuǎn)換NaYF_4微米顆粒多色發(fā)光調(diào)節(jié)研究26-27
• 2.3.3 上轉(zhuǎn)換NaYF_4顆粒在高低功率激發(fā)下的能量逆?zhèn)鬟f現(xiàn)象分析27-31
• 2.4 本章小結(jié)31-33
• 第三章 多彩上轉(zhuǎn)換NaLuF_4熒光納米探針的植物細胞成像與熒光素鈉檢測33-45
• 3.1 引言33-34
• 3.2 實驗部分34
• 3.2.1 主要材料和試劑34
• 3.2.2 主要儀器設(shè)備和表征34
• 3.2.3 NaLuF_4納米顆粒的合成34
• 3.3 結(jié)果與討論34-44
• 3.3.1 基于LRET上轉(zhuǎn)換納米探針檢測熒光素鈉設(shè)計原理34-35
• 3.3.2 NaLuF_4納米顆粒的性能表征35-39
• 3.3.3 上轉(zhuǎn)換納米顆粒標(biāo)記的洋蔥細胞多彩成像39-40
• 3.3.4 基于LRET上轉(zhuǎn)換納米探針的熒光素鈉定量檢測分析40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第四章 上轉(zhuǎn)換NaLuF_4熒光納米探針的水母細胞成像與有機染料的刺激性評估45-65
• 4.1 引言45-46
• 4.2 實驗部分46-48
• 4.2.1 主要材料和試劑46
• 4.2.2 主要儀器設(shè)備和表征46
• 4.2.3 Zn~(2+)摻雜NaLuF_4上轉(zhuǎn)換納米顆粒的合成46
• 4.2.4 Zn~(2+)摻雜NaLuF_4上轉(zhuǎn)換納米顆粒的表面PEG修飾46-47
• 4.2.5 上轉(zhuǎn)換納米顆粒熒光標(biāo)記水母細胞成像實驗47
• 4.2.6 上轉(zhuǎn)換納米顆粒培育活體水母實驗47-48
• 4.3 結(jié)果與討論48-63
• 4.3.1 基于水母細胞成像和有機染料檢測的刺激性評估設(shè)計原理48
• 4.3.2 Zn~(2+)摻雜NaLuF_4納米顆粒的性能表征48-54
• 4.3.3 超強熒光上轉(zhuǎn)換納米顆粒標(biāo)記的水母細胞多彩成像54-56
• 4.3.4 基本有機染料對活體水母的刺激性評估56-59
• 4.3.5 基本有機染料對水母細胞的刺激性評估59-63
• 4.4 本章小結(jié)63-65
• 第五章 總結(jié)與展望65-67
• 5.1 全文總結(jié)65-66
• 5.2 工作展望66-67
• 參考文獻67-73
• 致謝73-75
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文、參加的科研項目75

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 胡仕剛;劉云新;吳笑峰;唐志軍;李志明;顏煥元;陳增輝;胡盼;余意;;Remarkable red-shift of upconversion luminescence and anti-ferromagnetic coupling in NaLuF_4:Yb~(3+)/Tm~(3+)/Gd~(3+)/Sm~(3+) bifunctional microcrystals[J];Journal of Rare Earths;2016年02期

2 楊魁勝;李巖;余朝義;盧利平;葉燦華;張希艷;;Upconversion Luminescence Properties of Ho~(3+),Tm~(3+),Yb~(3+) Co-Doped Nanocrystal NaYF_4 Synthesized by Hydrothermal Method[J];Journal of Rare Earths;2006年06期

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本文編號：664450