多功能稀土上转换发光纳米材料的合成及生物成像应用

发布时间：2020-09-28 19:59

　　稀土纳米材料具有丰富的光学、磁学、X线吸收衰竭和放射性能,是一类重要的多功能材料,为了使其应用于生物医学成像和生物检测领域,人们需要发展新的稀土纳米材料,整合其特殊的性质,用于多模成像造影和生物检测。本论文围绕“多功能稀土上转换发光纳米材料的合成以及生物成像应用”这一主题展开研究。主要内容包括:1.核壳结构稀土上转换发光纳米材料的合成及多模式淋巴成像应用研究通过结合UCNPs的发光特性和Dy的磁性及对X-射线吸收衰竭性能,合成了一种稳定的核-壳-壳结构的稀土上转换发光纳米材料CitNa Yb F4:Tm@Ca F2@Na Dy F4。引入中间层Ca F2使得该核壳结构材料减少了交叉弛豫和表面淬灭效应,从而提高了Tm3+的上转换发光亮度。该材料同时具有上转换发光、高场纵向弛豫响应敏感和X-射线吸收衰竭性能,实现了细胞层次的共聚焦上转换发光成像以及小动物活体的UCL/MRI/CT三模式淋巴造影成像。该材料是一种潜在的三模成像造影剂。2.花菁修饰的稀土上转换发光纳米探针用于次氯酸响应的活体腹膜炎症和关节炎示踪成像通过两亲性卵磷脂将花菁染料Cy820包裹在核壳结构的稀土上转换发光纳米粒子表面,构建了一个具有选择性识别HCl O/Cl O-的复合纳米探针UCNPs@PC-Cy820。花菁染料Cy820的载入将复合纳米探针(UCNPs@PC-Cy820)中UCNPs的Tm3+在800 nm处上转换发光淬灭,添加次氯酸能与Cy820发生化学反应使Cy820降解,并使得UCNPs的峰回调,从而达到检测次氯酸的目的。该复合纳米探针具有良好的分散性和生物相容性,同时对次氯酸具有很好的选择性和快速响应性。可以实现对次氯酸的检测,并且在活体层次上成功实现了对次氯酸响应的腹膜炎症和关节炎成像。
【学位单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2016
【中图分类】：O657.3;TB383.1
【文章目录】：
中文摘要
Abstract
第一章稀土上转换发光纳米材料用于生物成像的研究进展
    1.1 生物医学成像技术简介
    1.2 发光成像技术简介
    1.3 上转换发光成像技术及上转换发光纳米材料（UCNPs）
        1.3.1 上转换发光过程
        1.3.2 上转换发光成像技术
        1.3.3 生物近红外窗口
    1.4 稀土上转换发光纳米材料（UCNPs）
        1.4.1 稀土上转换发光纳米材料（UCNPs）的合成方法
        1.4.2 稀土上转换发光纳米材料（UCNPs）的表面改性
    1.5 稀土上转换发光纳米材料的生物应用研究
        1.5.1 稀土上转换发光纳米材料用于小动物血管/淋巴/肿瘤成像
        1.5.2 稀土上转换发光纳米材料用于生物体内离子和分子识别
        1.5.3 稀土上转换发光纳米材料在多模式成像中的应用
    1.6 本论文的设计思想及研究内容
第二章核-壳-壳结构稀土上转换发光纳米材料用于多模式淋巴成像研究
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 试剂和药品
        2.2.2 实验仪器和方法
        2.2.3 核壳结构UCNPs的合成
        2.2.4 细胞培养和细胞毒性
        2.2.5 上转换发光（UCL）共聚焦细胞成像
        2.2.6 上转换发光（UCL）活体淋巴成像
        2.2.7 CT淋巴成像
        2.2.8 MRI淋巴成像
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 UCNPs的合成与表征
        2.3.2 上转换发光光谱
        2.3.3 细胞毒性评估
        2.3.4 上转换发光（UCL）共聚焦细胞成像
        2.3.5 上转换活体淋巴成像
        2.3.6 CT淋巴成像
        2.3.7 MRI淋巴成像
    2.4 本章小结
第三章花菁修饰的稀土上转换发光纳米探针用于次氯酸响应的活体腹膜炎和关节炎检测成像
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 试剂和药品
        3.2.2 实验仪器和方法
        3.2.3 核壳结构UCNPs的合成
        3.2.4 近红外荧光染料Cy820的合成
        3.2.5 表面包裹Cy820的上转换纳米探针UCNPs@PC-Cy820的合成
        3.2.6 Cy820和UCNPs@PC-Cy820的光谱测试和活性氧滴定
        3.2.7 细胞培养和细胞毒性
        3.2.8 上转换发光细胞成像
        3.2.9 动物实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 Cl O?纳米传感器的设计原理
        3.3.2 Cy820对Cl O?的响应
        3.3.3 复合纳米探针UCNPs@PC-Cy820的表征
        3.3.4 复合纳米探针UCNPs@PC-Cy820对Cl O?的响应
        3.3.5 复合纳米探针UCNPs@PC-Cy820对细胞毒性的评估
        3.3.6 复合纳米探针UCNPs@PC-Cy820用于细胞成像
        3.3.7 复合纳米探针UCNPs@PC-Cy820用于活体腹膜炎症和关节炎示踪成像
    3.4 本章小结
第四章论文主要结论
参考文献
3+响应的比率荧光探针用于双光子荧光细胞成像'>附录 Cr³⁺响应的比率荧光探针用于双光子荧光细胞成像
攻读硕士学位期间论文发表情况
致谢

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