基于钆基氟化物的多功能纳米复合材料的合成及生物应用研究

发布时间：2020-08-09 06:20

【摘要】：具有磁光热特性的多功能纳米复合材料在生物成像和光热治疗(PTT)等生物领域有广泛的应用,因而受到了极大的关注。近年来,由于稀土掺杂的钆基氟化物具有出色的发光特性,并且钆元素具有较大的原子序数和顺磁性,因此钆基氟化物有潜力成为新型多模式成像的探针。贵金属纳米材料和多壁碳纳米管(MWCNTs)可以将近红外光(NIR)转换为热,经常作为肿瘤光热治疗的热源。本论文将贵金属纳米材料/多壁碳纳米管和钆基氟化物结合,合成具有发光性、热性能、磁性等多功能特性的纳米复合材料,并进行生物应用研究,具体内容如下:以MWCNTs为光热转换剂,通过水热法成功制备了多功能MWCNTs-NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+),Eu~(3+)纳米复合材料。结果显示NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+),Eu~(3+)纳米粒子成功包覆在MWCNTs的表面,纳米复合材料在NIR和紫外(UV)光照射下分别呈现绿光和红光发射。同时纳米复合材料具有较好的顺磁性和光热转换特性。MTT分析表明纳米复合材料具有较低的毒性。体外生物实验证实纳米复合材料有潜力应用于上转换发光(UCL)成像、计算机断层扫描(CT)成像和肿瘤细胞的光热治疗。以具有光热转换性质的贵金属Ag纳米材料为核,稀土掺杂的钆基氟化物发光材料为壳,通过液相法成功制备了Ag@NaGdF_4:Yb~(3+),Er~(3+),Ag@BaGdF_5:Yb~(3+),Ho~(3+)和一维Ag纳米线@NaGdF_4:Yb~(3+),Ho~(3+)核壳结构多功能纳米复合材料。结果显示稀土掺杂的钆基氟化物发光材料成功包覆在Ag纳米材料的表面。复合材料显示出了良好的顺磁性和低的毒性。在NIR照射下,纳米复合材料呈现绿光发射,并且在Ag纳米材料和钆基氟化物之间存在发光共振能量传递过程(LRET)。体外UCL成像和CT成像研究显示纳米复合材料具有出色的成像能力。体外光热治疗显示纳米复合材料具有优良的光热转换性质,能够作为肿瘤细胞的光热治疗试剂,成功杀死癌细胞。该复合材料在肿瘤细胞的双模式成像和光热治疗等生物领域具有潜在的应用。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB33
【图文】：

形貌,亚微晶,水热法制备,实验流程

能够增加反应活性和反应物的溶解度，而且制备的粒子不需要进一步烧结。其基本制备流程如图1.1。水热法可以避免晶粒继续长大或者混入杂质，因此粒子具有较少的缺陷、较好的结晶和分散性，并且成本较低。在反应进行的过程中，温度、时间、pH 和表面活性剂的选择会影响最终产物的大小、形貌等因素，其中表面活性剂的选择对这些因素影响较大。常用的表面活性剂有：油酸(OA)、乙二胺四乙酸(EDTA)、聚乙烯亚胺(PEI)、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、十六烷基三以及溴化铵(CTAB)[30-31]等。图 1.1 水热法制备纳米/亚微晶的实验流程Fig.1.1 Experimental procedures for fabricating nano/submicrocrystals by hydrothermal processLi[32]等人通过水热法制备了具有光、磁特性的 BaGdF5:Ln3+(Ln= Yb/Er/Eu)纳米粒子，在 274 和 980 nm 激光照射下分别产生橘色和绿色光发射，并且采用柠檬酸作为表

亚微米晶,纳米,生物标记,固态激光

其发光显著增强。由于 Gd3+离子的存在，样品具有顺磁性。所的双模式发光和顺磁性使其能够应用于固态激光、照明、MRI等人利用水热法合成了 BaGdF5:2.5 mol% Ce3+/2.5 mol% Ln3+(Ln米/亚微米晶体，通过改变 pH 值和螯合剂的种类，所制备晶体的产生变化，生成的样品包括纳米球、亚微米球、花生状的 BaGdGdF3，其尺寸范围为 50 nm-150 nm，可能的形成过程如图 1ol% Ce3+/2.5 mol% Ln3+(Ln= Sm, Dy, Eu 和 Tb)中 Ce3+为敏化剂，间存在能量传递过程，在单波长照射下会产生多色发光，样品发光性质使其能够应用在生物标记和显示领域。

示意图,介孔,药物,示意图

Zhao[36]等人采用水热法制备了具有磁光特性的多功能 BaGdF5介孔纳米球，在 390m 激光照射下呈现蓝光发射。T1加权 MRI 实验证明 BaGdF5介孔纳米球有潜力成为RI 的造影剂。采用盐酸二甲双胍作为模板药物时，纳米球具有储存和释放模板药物能力。由于 Gd3+离子具有顺磁性，因此 BaGdF5介孔纳米球具有靶向性，能够进行药传递。此外，样品的发射强度随着累积药物释放量的改变而改变，因此可以通过探发光强度对药物进行追踪和检测。样品的制备和应用示意图如图 1.3 所示。

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