發(fā)布時(shí)間：2017-04-21 14:02

  本文關(guān)鍵詞：紅外上轉(zhuǎn)換和吸收納米材料的制備、性能與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：由于紅外光能量低,對(duì)生物組織損傷小,組織穿透深度深,生物熒光背景小,因此,依賴于近紅外光激發(fā)或具有特征紅外吸收信號(hào)的納米功能材料備受人們青睞,現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于生物成像、生物檢測(cè)、光動(dòng)力學(xué)治療等領(lǐng)域。材料組成、結(jié)構(gòu)的精確調(diào)控,發(fā)光機(jī)制的全面、深入理解,以及高效、可靠光學(xué)檢測(cè)信號(hào)的獲取是推動(dòng)這類材料臨床實(shí)用化的關(guān)鍵所在。為此,本論文以Yb3+、Er3+共摻雜的NaYF4上轉(zhuǎn)換納米材料的形貌調(diào)控和發(fā)光性能改善為基礎(chǔ),建立了上轉(zhuǎn)換納米粒子與光敏劑分子之間的能量傳遞機(jī)理模型,并利用雞胚絨毛尿囊膜模型模擬腫瘤的體內(nèi)生長(zhǎng)環(huán)境,在介于細(xì)胞與活體之間的層次上對(duì)人乳腺癌多細(xì)胞腫瘤球進(jìn)行了上轉(zhuǎn)換熒光成像研究。同時(shí),開創(chuàng)性地利用SiO_2納米粒子的紅外吸收本征信號(hào)對(duì)蛋白分子進(jìn)行了檢測(cè),避免了復(fù)雜的材料設(shè)計(jì)和制備工藝。主要內(nèi)容如下:(1)針對(duì)上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率制約稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米材料發(fā)展的這一關(guān)鍵科學(xué)問題,通過(guò)對(duì)現(xiàn)有高溫油相制備方法的優(yōu)化,設(shè)計(jì)、制備了殼層厚度可控、尺寸均勻、上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)的NaYF4:Yb3+,Er3+@NaYF4核殼結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)換納米粒子,證實(shí)了反應(yīng)前驅(qū)物、表面活性劑、溶劑、反應(yīng)時(shí)間及投料方式等反應(yīng)參數(shù)對(duì)納米粒子形貌、晶體結(jié)構(gòu)及發(fā)光性能具有重要調(diào)控作用。發(fā)現(xiàn)相比于普通反應(yīng)(heat-up方法)來(lái)說(shuō),奧氏熟化法更容易制備出殼層厚度可控、尺寸均勻、六角相、發(fā)光效率高的上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子。這為稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米材料光學(xué)性能的研究和生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用奠定了理論和材料基礎(chǔ)。(2)為了加深對(duì)稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米材料給受體體系能量傳遞機(jī)制的認(rèn)識(shí),我們以NaYF4:Yb3+,Er3+@NaYF4核殼結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)換納米粒子作為能量給體,以玫瑰紅染料(RB)作為能量受體,系統(tǒng)研究了殼層厚度對(duì)能量傳遞效果的影響規(guī)律,結(jié)合給體-受體發(fā)光時(shí)間演變行為的監(jiān)測(cè)分析,建立了能量傳遞機(jī)理模型。研究結(jié)果表明:當(dāng)NaYF4殼層厚度約為4.2 nm時(shí),RB發(fā)光強(qiáng)度達(dá)到了最大值,比上轉(zhuǎn)換裸核納米粒子與RB偶聯(lián)產(chǎn)物的RB發(fā)光強(qiáng)度高了一個(gè)數(shù)量級(jí)。這是無(wú)輻射的F?rster共振能量傳遞(FRET,約占32%)與輻射再吸收(約占68%)共同作用的結(jié)果。其中,位于納米粒子內(nèi)部的發(fā)光中心主要參與了再吸收過(guò)程,而外部接近表面的發(fā)光中心同時(shí)參與了FRET和再吸收過(guò)程。兩種機(jī)制的貢獻(xiàn)比例是跟殼層厚度密切相關(guān)的。這兩種機(jī)制對(duì)上轉(zhuǎn)換納米材料給受體體系能量傳遞影響規(guī)律的定量/半定量分析對(duì)上轉(zhuǎn)換納米材料在均相免疫檢測(cè)、生物成像及光動(dòng)力治療等領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要的指導(dǎo)意義。(3)由于傳統(tǒng)的體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)不具有三維腫瘤的形態(tài)學(xué)特征,只能在二維平面對(duì)單層細(xì)胞進(jìn)行研究,而活體成像容易受到體內(nèi)外各種復(fù)雜因素的影響和制約,很難對(duì)中間的單一過(guò)程進(jìn)行實(shí)時(shí)的觀察和研究。針對(duì)上述問題,我們以人乳腺癌多細(xì)胞腫瘤球作為三維腫瘤細(xì)胞培養(yǎng)模型,以雞胚絨毛尿囊膜作為腫瘤移植受體,模擬腫瘤體內(nèi)生長(zhǎng)環(huán)境,研究了稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米材料的生物相容性和腫瘤靶向上轉(zhuǎn)換熒光成像。研究結(jié)果表明,除了聚烯丙胺(PAAM)修飾的NaYF4:Yb3+,Er3+上轉(zhuǎn)換納米粒子外,鹽酸處理的及乙醇胺磷酸酯(AEP)和聚丙烯酸(PAA)修飾的納米粒子均具有較低的細(xì)胞毒性,這與粒子表面電荷性質(zhì)、表面修飾分子本身的化學(xué)性質(zhì)(如分子量、碳鏈長(zhǎng)度等)有關(guān)。我們選用了細(xì)胞毒性較低的PAA修飾的上轉(zhuǎn)換納米粒子與癌細(xì)胞雌激素受體的抗體蛋白進(jìn)行共價(jià)偶聯(lián),制得了上轉(zhuǎn)換納米生物標(biāo)記物,二維癌細(xì)胞層成像和雞胚絨毛尿囊膜三維多細(xì)胞腫瘤球成像結(jié)果均證實(shí)了這種上轉(zhuǎn)換納米生物標(biāo)記物具有癌細(xì)胞靶向性,為實(shí)現(xiàn)基于上轉(zhuǎn)換納米生物標(biāo)記材料的實(shí)體腫瘤早期診斷提供了重要的臨床參考依據(jù)。(4)為了簡(jiǎn)化納米生物探針的制備過(guò)程,我們利用St?ber方法制備了具有良好水溶性和生物相容性的SiO_2納米粒子,研究了其紅外吸收性質(zhì),證明了SiO_2納米粒子Si-O-Si鍵反對(duì)稱伸縮振動(dòng)的TO和LO聲子模式具有光譜指紋特征。設(shè)計(jì)了三明治免疫檢測(cè)結(jié)構(gòu),以SiO_2納米粒子為紅外探針,利用SiO_2納米粒子的紅外吸收本征信號(hào)實(shí)現(xiàn)了對(duì)蛋白分子的靈敏檢測(cè),為紅外吸收探針的選取提供了新的思路和途徑。
【關(guān)鍵詞】：稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料 SiO_2納米粒子 紅外吸收 生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用
【學(xué)位授予單位】：東北師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 中文摘要4-6
• 英文摘要6-11
• 第一章 前言11-40
• 1.1 納米材料簡(jiǎn)介11
• 1.2 稀土摻雜上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料11-26
• 1.2.1 稀土摻雜納米材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)理11-13
• 1.2.2 稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米粒子的合成及表面修飾13-17
• 1.2.3 稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米粒子發(fā)光性質(zhì)的調(diào)控17-20
• 1.2.4 稀土摻雜上轉(zhuǎn)換納米粒子在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用20-26
• 1.3 SiO_2納米材料26-28
• 1.3.1 SiO_2納米材料的微觀結(jié)構(gòu)及其性能26-27
• 1.3.2 SiO_2納米粒子的制備27
• 1.3.3 SiO_2納米復(fù)合材料在生物檢測(cè)中的應(yīng)用27-28
• 1.4 本論文選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容28-29
• 參考文獻(xiàn)29-40
• 第二章 NaYF4:Yb_(3+),Er_(3+)@ NaYF4上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子的合成及發(fā)光性質(zhì)研究40-52
• 2.1 引言40
• 2.2 NaYF4:Yb_(3+), Er_(3+)@ NaYF4核殼納米粒子的制備40-43
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器40-41
• 2.2.2 NaYF4:Yb_(3+), Er_(3+)裸核納米粒子的制備41-42
• 2.2.3 NaYF4:Yb_(3+), Er_(3+)@ NaYF4核殼納米粒子的制備42-43
• 2.3 上轉(zhuǎn)換納米粒子的性質(zhì)表征43-49
• 2.3.1 上轉(zhuǎn)換納米粒子的結(jié)構(gòu)及形貌43-46
• 2.3.2 上轉(zhuǎn)換納米粒子的發(fā)光性質(zhì)研究46-49
• 2.4 本章小結(jié)49-50
• 參考文獻(xiàn)50-52
• 第三章 基于NaYF4:Yb_(3+), Er_(3+)@ NaYF4上轉(zhuǎn)換核殼納米粒子的能量傳遞機(jī)理研究52-73
• 3.1 引言52
• 3.2 上轉(zhuǎn)換納米粒子與羧基玫瑰紅染料的共價(jià)偶聯(lián)52-54
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器52-53
• 3.2.2 上轉(zhuǎn)換納米粒子的氨基修飾53
• 3.2.3 玫瑰紅染料的羧基修飾53-54
• 3.2.4 氨基修飾上轉(zhuǎn)換納米粒子與羧基玫瑰紅的共價(jià)偶聯(lián)54
• 3.3 上轉(zhuǎn)換納米粒子和羧基玫瑰紅的官能團(tuán)驗(yàn)證54-56
• 3.3.1 羧基玫瑰紅染料的核磁共振氫譜表征54-55
• 3.3.2 上轉(zhuǎn)換納米粒子和羧基玫瑰紅共價(jià)偶聯(lián)產(chǎn)物的紅外光譜表征55-56
• 3.4 上轉(zhuǎn)換納米粒子和羧基玫瑰紅染料的能量傳遞機(jī)理研究56-68
• 3.4.1 上轉(zhuǎn)換納米粒子與羧基玫瑰紅的光譜交疊56-57
• 3.4.2 上轉(zhuǎn)換納米粒子與羧基玫瑰紅的共振能量傳遞機(jī)制57-58
• 3.4.3 上轉(zhuǎn)換納米粒子和羧基玫瑰紅偶聯(lián)產(chǎn)物的穩(wěn)態(tài)發(fā)光譜58-60
• 3.4.4 上轉(zhuǎn)換納米粒子和羧基玫瑰紅偶聯(lián)產(chǎn)物的能量傳遞機(jī)理模型60-68
• 3.5 本章小結(jié)68-70
• 參考文獻(xiàn)70-73
• 第四章 基于雞胚絨毛尿囊膜的上轉(zhuǎn)換熒光成像73-86
• 4.1 引言73
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分73-76
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑及儀器73-74
• 4.2.2 上轉(zhuǎn)換納米粒子的表面修飾74-75
• 4.2.3 上轉(zhuǎn)換納米粒子的生物成像75-76
• 4.3 表面修飾上轉(zhuǎn)換納米粒子的性質(zhì)76-79
• 4.3.1 表面修飾上轉(zhuǎn)換納米粒子的過(guò)程分析76
• 4.3.2 表面修飾上轉(zhuǎn)換納米粒子的粒徑分布及Zeta電勢(shì)76-78
• 4.3.3 表面修飾上轉(zhuǎn)換納米粒子的紅外光譜性質(zhì)78-79
• 4.3.4 表面修飾對(duì)上轉(zhuǎn)換納米粒子發(fā)光性質(zhì)的影響79
• 4.4 上轉(zhuǎn)換納米粒子的生物成像79-81
• 4.4.1 上轉(zhuǎn)換納米粒子的細(xì)胞毒性79-80
• 4.4.2 上轉(zhuǎn)換納米粒子對(duì)二維癌細(xì)胞層的靶向標(biāo)記80-81
• 4.4.3 上轉(zhuǎn)換納米粒子對(duì)三維腫瘤球的靶向標(biāo)記81
• 4.5 本章小結(jié)81-83
• 參考文獻(xiàn)83-86
• 第五章 基于SiO_2納米粒子紅外指紋信號(hào)的免疫檢測(cè)86-97
• 5.1 引言86
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分86-88
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)試劑與儀器86-87
• 5.2.2 SiO_2納米粒子的合成及表面氨基修飾87
• 5.2.3 SiO_2納米粒子免疫檢測(cè)探針的制備87
• 5.2.4 免疫識(shí)別組裝87-88
• 5.3 結(jié)果與討論88-94
• 5.3.1 SiO_2納米粒子的制備與表面修飾88-89
• 5.3.2 SiO_2納米粒子的紅外吸收特性研究89-92
• 5.3.3 基于SiO_2納米粒子紅外吸收性質(zhì)的免疫檢測(cè)92-94
• 5.4 本章小結(jié)94-95
• 參考文獻(xiàn)95-97
• 第六章 結(jié)論97-99
• 致謝99-100
• 在學(xué)期間公開發(fā)表論文及參加會(huì)議情況100-101

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9 涂進(jìn)春;韓星星;李曉天;李楠;黃瑋;王小紅;劉鐘馨;曹陽(yáng);;α-NaYF_4:Yb,Er/SBA-15主客體復(fù)合材料的制備及其上轉(zhuǎn)換性能的研究[J];化學(xué)工程師;2012年07期

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3 梁會(huì)娟;稀土摻雜氧化物和氟化物的上轉(zhuǎn)換熒光增強(qiáng)以及光譜研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2011年

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5 邢麗麗;鈥鐿銩摻雜鈮酸鋰晶體的制備及其上轉(zhuǎn)換白光性能研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

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7 李婷;稀土激活的新型氧化物上轉(zhuǎn)換材料研究[D];西北大學(xué);2014年

8 郝樹偉;稀土氟化物微納晶體的可控合成及增強(qiáng)上轉(zhuǎn)換熒光研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2013年

9 杜杉;Er~(3+)：YAG晶體中上轉(zhuǎn)換機(jī)制對(duì)激發(fā)波長(zhǎng)敏感性的研究[D];吉林大學(xué);2011年

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1 王靜;細(xì)菌視紫紅質(zhì)—稀土上轉(zhuǎn)換納米粒子生物納米體系的構(gòu)建及其紅外光電響應(yīng)研究[D];西南大學(xué);2015年

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  本文關(guān)鍵詞：紅外上轉(zhuǎn)換和吸收納米材料的制備、性能與生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

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