根據(jù)已有的研究,我們認(rèn)為發(fā)展新型生物相容性的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料,使其可在活體內(nèi)隨血液到達(dá)全身,以實(shí)現(xiàn)靶向腫瘤的上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像,并用于上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像指導(dǎo)手術(shù)治療。已經(jīng)成為生物成像領(lǐng)域亟待解決的問(wèn)題。目前用于腫瘤靶向成像的材料,制備都很復(fù)雜,操作繁瑣,并且成像效果不理想。針對(duì)這一科學(xué)問(wèn)題,我們發(fā)展了新的生物相容性的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料,研究工作主要包括以下幾個(gè)部分： (1)通過(guò)SPECT成像研究聚合物包覆的放射性稀土納米材料的生物分布和代謝。我們利用不同聚合物(PEI, PAA,PVP和PEG)作為協(xié)同配體,直接合成放射性(153Sm)標(biāo)記且小于10nm的稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料NaYF4:Yb,Er,通過(guò)SPECT成像觀察不同聚合物包覆的稀土納米材料在體內(nèi)分布的差異。通過(guò)血液γ-counter定量分析,我們發(fā)現(xiàn)PEG包覆的UCNPs (153Sm)相比其他聚合物包覆的稀土納米材料,具有更長(zhǎng)的血液滯留時(shí)間,并且我們發(fā)現(xiàn)PEG-UCNPs(153Sm)稀土納米材料可以分布在活體的腎臟并代謝到尿液中。 (2)生物相容性堿式碳酸鹽包覆稀土氟化物核殼結(jié)構(gòu)的納米材料用于生物成像。我們?cè)O(shè)計(jì)發(fā)展了一種稀土堿式碳酸鹽包覆稀土氟化物的核殼結(jié)構(gòu)納米材料,以NaYF4:20%Yb,1%Tm材料為內(nèi)核,表面以釓的堿式碳酸鹽Gd(OH)CO3為殼層,并在粒子表面包覆PEG作為表面配體,獲得PEG-UCNPs@Gd(OH)CO3核殼結(jié)構(gòu)的納米粒子,我們發(fā)現(xiàn)這種稀土納米材料在生理環(huán)境中具有較高的穩(wěn)定性,通過(guò)尾靜脈注射實(shí)現(xiàn)了小鼠全身的血管上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像,并且材料能夠逐漸分布在全身的肌肉和骨骼中。 (3)透明質(zhì)酸稀土納米材料用于腫瘤周圍淋巴上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像。我們?cè)O(shè)計(jì)制備透明質(zhì)酸包覆NaYF4:20%Yb,1%Tm@NaLuF4@Gd(OH)CO3核殼結(jié)構(gòu)納米粒子,我們發(fā)現(xiàn)這種材料可以有效的靶向正常小鼠的淋巴組織或荷瘤小鼠腫瘤周圍的淋巴組織(淋巴管和淋巴結(jié)),并且能夠長(zhǎng)時(shí)間、高分辨率的進(jìn)行上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像,使我們實(shí)現(xiàn)了通過(guò)上轉(zhuǎn)換發(fā)光指導(dǎo)淋巴組織的清除。
【學(xué)位單位】：復(fù)旦大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位年份】：2013
【中圖分類】：O614.33;R318.08
【部分圖文】：

La3+和Lu3+的4f亞層為全空和全滿外，其余稀土元素的4f電子可在7個(gè)4f軌道間任意分布，從而產(chǎn)屯豐富的電子能級(jí)，具體的能級(jí)分布，如圖1-2,可吸收和發(fā)射從紫外光、見光到近紅外區(qū)各種波長(zhǎng)的電磁福射；其次，稀土元素由于4f電子處丁?內(nèi)層軌道，受外層S和P軌道的有效群蔽，很難受到外部環(huán)境的干擾，4f■能級(jí)差極小，f-f呈現(xiàn)尖銳的線狀光譜，發(fā)光色純度高；最后，由于4f電子能級(jí)之間的自發(fā)躍遷概率較小，造成稀土元素的電子能級(jí)激發(fā)態(tài)平均壽命較長(zhǎng)等特點(diǎn)。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)決定了它具有特殊的發(fā)光特性

般稀土納米粒子是單晶材料，其穩(wěn)定的晶格環(huán)境為發(fā)光中心離子提的保護(hù)，因此稀土納米粒子（單粒子）的上轉(zhuǎn)換發(fā)光具有很高的光穩(wěn)1-5，表1-1)，同時(shí)，稀土納米材料晶體的基質(zhì)、晶相、晶化程度、晶表面包覆的殼層等會(huì)明顯影響稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光的強(qiáng)度、量子效率和壽格1-1可分析出，稀土納米粒子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度，量子效率和壽命徑的減小而明顯降低5，但可通過(guò)在納米材料的表面包覆殼層，有效發(fā)光強(qiáng)度和量子效率3，4;而對(duì)于重稀土的基質(zhì)材料如NaYF4，其六）晶相時(shí)的發(fā)光強(qiáng)度要大于立方相（a相）晶相。土上轉(zhuǎn)換發(fā)光的能量傳導(dǎo)特性管稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光方式獨(dú)特并且發(fā)光穩(wěn)定，但是由于稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光由發(fā)子Er3+，Ho3+和的譜帶決定的了其發(fā)光比較單一，這會(huì)限制稀發(fā)光的應(yīng)用。而最新研究發(fā)現(xiàn)，稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光可通過(guò)能量傳導(dǎo)的方的離子或分子，從而獲得新的發(fā)射方式的發(fā)光，這促使上轉(zhuǎn)換發(fā)光具有應(yīng)用領(lǐng)域。NaGdF,;Yt>Tm 畫 NaGdF,;X “”啣__

課題組發(fā)現(xiàn)在摻雜Mn2+離子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料中，Mn2+離子的4T|能級(jí)可以作為過(guò)渡態(tài)能級(jí)，調(diào)節(jié)上轉(zhuǎn)換發(fā)光而獲得一個(gè)單能帶的發(fā)射（圖1-7)。如在Er3+綠光發(fā)射市2Hu/2 — 41丨5/2 (525 nm), "*83/2 一> 4Ii5/2 (545 nm),會(huì)非站射躍遷到到Mn2+離子的能級(jí)4Ti能級(jí)，隨后能量又會(huì)從返回到Er3+的4F9/2能級(jí)，最終以只以紅光發(fā)射4F9/2 — 4Ii5/2 (660 11m)。由于吸收的大部分能量經(jīng)過(guò)Mn2+離子的4Ti能級(jí)過(guò)渡到4F9/2能級(jí)上發(fā)射出來(lái)，因此Er的紅光發(fā)射強(qiáng)度明顯增加。同樣的，在Ho或Tm發(fā)射的材料中摻雜Mn2+離子都會(huì)以單發(fā)射帶發(fā)光。稀土粒子間能量激發(fā)上轉(zhuǎn)換發(fā)光：Mahalingam課題組9 i人為能夠觀測(cè)到小于5 nm的BaLuFs粒子間能量轉(zhuǎn)移的現(xiàn)象主要因?yàn)槭羌{米粒子尺寸效應(yīng)，隨著納米粒子的尺寸減小d=4?5 nm，粒子表面積與體積的比會(huì)增加，從而增加了粒子表面光學(xué)激子（Tm3+和Yb3+)的含量（圖1-8)。其次，粒子表面油酸配體間的距離約為4.5 nm
【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2851833