基于NIR-Ⅱ区成像的多功能稀土Gd基纳米探针的构建、性能调控及应用研究

发布时间：2020-03-26 11:33

【摘要】：过去的十几年里,多功能纳米材料被广泛地用作生物探针应用于肿瘤的高效诊断和有效治疗的研究中。集光学、磁共振(Magnetic Resonance,MR)成像等多模态成像和光热治疗(Photothermal Therapy,PTT)等有效治疗于一体的诊疗一体化多功能纳米材料由于在纳米医学方面具有广阔的应用前景,而成为其中的研究热点之一。此外,近年来,与传统的稀土荧光探针相比,在近红外二区(NIR-Ⅱ)窗口具有荧光发射的稀土荧光探针,以其高的组织穿透深度、低的自发荧光、高的成像灵敏度和空间分辨率等优点为光学成像技术的发展开辟了一个新的领域,推动了其在肿瘤的早期检测和诊断中的应用,而备受研究者的关注。因此,设计一种基于NIR-Ⅱ区荧光成像的多功能诊疗一体化的新型纳米探针具有重要的意义。基于此,本文以稀土Gd基纳米材料为研究对象,旨在构建集NIR-Ⅱ荧光和X-射线/MR多模态成像与治疗于一体的多功能纳米材料。主要研究内容和结果如下:(1)我们成功地合成了具有yolk-shell结构的六角相Nd~(3+)掺杂GdPO_4纳米探针,并对其形貌、结构和性能进行了表征和检测,研究了Nd~(3+)掺杂的量和颗粒尺寸对NIR-Ⅱ区发光性能的影响。结果显示,该纳米探针在808 nm激光激发下,具有优良的NIR-Ⅱ区荧光发射,当掺Nd~(3+)量为2%时GdPO_4样品的NIR-Ⅱ区荧光发射强度最佳。(2)我们进一步将GdPO_4:2%Nd~(3+)探针应用于NIR-Ⅱ区荧光和X射线双模态成像,研究了其pH响应的药物释放性能。结果显示该探针主要聚集在小鼠的肝脏和脾脏中。另外,X射线成像结果显示,所开发的GdPO_4:Nd~(3+)探针比医用的碘海醇造影剂具有更好的X射线成像造影效果。并且GdPO_4:Nd~(3+)探针还可用于DOX药物的加载和pH响应释放,这预示着GdPO_4:Nd~(3+)探针在肿瘤靶向药物治疗中具有潜在的应用。(3)我们成功合成了Fe_3O_4@PDA@NaGdF_4:Yb/Er多功能复合纳米材料。该材料具有优异的磁性质和较强的双元T_1/T_2加权MR成像性质,并且在808 nm激光激发下,该材料的光热转换效果优良,这预示着其具有应用于体内MR成像和光热治疗肿瘤的潜能。此外,我们还成功的将其应用于小鼠体内的NIR-Ⅱ区荧光成像。因此,我们所构建的Fe_3O_4@PDA@NaGdF_4:Yb/Er复合纳米材料能够实现双模MR和NIR-Ⅱ荧光成像,并在磁靶向引导的光热治疗肿瘤方面具有潜在的应用。
【图文】：

近红外一区和近红外二区荧光成像效果对比图

基于NIR-Ⅱ区成像的多功能稀土Gd基纳米探针的构建、性能调控及应用研究

(a)老鼠食物（左列）和Nd3+掺杂SrF2溶液的数码照片；(d)经静脉注射50μLNd3+掺杂SrF2磷酸盐溶液后的活小鼠；(g)同一只小鼠在处死后的解剖器官图；(b,e,h)在808nm激光激发下，，分别获得了三种体系在900-1500nm范围内的相应荧光图像（中间栏）；(c,f,
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O657.3;R318

【参考文献】