稀土功能化纳米温度计的设计合成及应用研究

发布时间：2020-07-14 19:14

【摘要】：近年来,纳米技术的发展极大地促进了以纳米粒子为基础的治疗方式的发展,以期可以达到靶向、精准且副作用更小的癌症治疗效果。目前已发展了光动力治疗(PDT)、光热治疗(PTT)、声动力治疗(SDT)等以纳米技术为基础的纳米治疗技术。其中光热治疗是非常有前景的一种纳米治疗技术。光热治疗是利用光吸收剂将光能转换为热能,然后通过过高热将肿瘤细胞杀死。能否快速,准确地反馈光热治疗时的温度是限制光热治疗疗效的一个重要因素。但是到目前为止,普遍用于光热治疗中指示温度的方法是红外热成像法。红外热成像法基于黑体辐射,只能显示待测物体表面的温度分布。因此寻找一种新型的可原位检测光热治疗过程中温度的指示方式是提高光热治疗效果的重要方式。由于响应速度快,灵敏度和空间分辨率高以及即使在强电磁场和细胞内测量中也能够起作用等特点,基于发光的测温技术作为一种有前景的替代技术可以应用于光热治疗过程。稀土元素独特的电子构型,导致稀土离子的f-f跃迁是Laporte禁阻的。因此三价稀土离子发光具有较大的Stokes位移,呈现出的发光现象几乎覆盖整个可见及近红外区。而且荧光寿命可以达到毫秒级。选择合适的稀土离子,预期可以利用其荧光强度和荧光寿命实现双模式光热治疗过程中的温度在线反馈。本论文将稀土离子与光热转换材料结合在一起,设计了智能的加热器-温度计一体化纳米平台探针,从而可以实现光热治疗过程中的实时温度反馈。本论文主要分为以下三个部分:第一章:简要叙述了以荧光技术为基础的温度计的发展现状以及稀土离子在荧光温度计中的应用。第二章:通过将一个双光子β-二酮配体(4,4,4-三氟-1-(9-己基咔唑-3-基)1,3-丁二酮(HTHA)和Fe(Ⅲ)/单宁酸配合物(Fe/TA)后合成功能化组装到基于Eu(Ⅲ)的纳米金属有机骨架(Eu-NMOF)上,设计和组装了一个智能的多功能纳米探针THA@Eu-NMOF@Fe/TA。基于Fe/TA的光热功能以及稀土Eu~(3+)离子的荧光测温,该纳米探针可以在单束近红外(NIR)光激发下,同时实现光学加热,以及实现荧光强度和荧光寿命的双模式在线温度监控。基于Fe/TA的光热和抗菌功能,该探针还同时具有杀死细菌的能力。第三章:设计和合成了一个双模式温度响应纳米探针CDs-Tb-TMPDPA,该探针是由双光子配体(4-(2,4,6-三甲氧基苯基)-吡啶-2,6-二羧酸(TMPDPA))敏化的Tb(III)配合物作为温度敏感单元,以表面富含配位基、且具有光热装换能力的碳点(CDs)作为纳米载体,配位组装得到。在365 nm的光激发下,随着温度的升高,Tb~(3+)的发光强度降低,而CDs的发光强度保持不变,从而实现以发光强度比的比率型测温。实验结果表明,该探针具有良好的温度传感性能,范围为20-60℃,相对灵敏度高达2.35%·??~(-1)。此外,在660 nm的激光激发下,温度探针在温度变化时也表现出Tb~(3+)发射寿命的显着变化。随着温度的升高,Tb~(3+)的荧光寿命从253μs降至127μs,最大灵敏度为2.45%·??~(-1)。由于CDs具有优异的光热转换能力,该探针还可以用作抗菌剂。研究工作为新型光热试剂/纳米温度计智能一体化荧光探针的设计合成提供了新思路。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH77
【图文】：

Laibinis 等人报道的两种有机荧光团温度计的测温曲线研人员首次提到有机荧光团作为“温度指示器”的特性，即当温度升高时，荧光的强度降低。到染料为基础的温度计 14-16 。1997 年，Laibinis 17荧光团(N-(1-芘基甲基)-1-芘丁酰胺和 N-(1-芘基的温度范围内均能表现出温度敏感性。此外， ℃。近些年来，随着技术的发展，2016 年，吴了罗丹明染料的普朗尼克 F-127-三聚氰胺-甲度探针。其中 R-F127-MF 纳米颗粒具有 15.4 传感范围(-20-110℃)。而且材料显示出了优异的度和粘度的溶液中均表现出优异的温度传感准细胞外几乎一致的温度响应工作工作曲线，因此

.2 无机材料半导体量子点量子点(QD)是一种纳米级别的半导体，通过对这种纳米半导体材料施加的电场或光压，它们便会发出特定频率的光，而发出的光的频率会随着这种体的尺寸的改变而变化，因而通过调节这种纳米半导体的尺寸就可以控制其的光的颜色。另外，它们呈现温度依赖的光致发光性质（强度变化或发射波移）。由于它们的小尺寸，可调节的荧光，显着的光稳定性，以及在适当的改性后可可应用于生物体系，量子点成为了细胞内温度计的强有力的候选者。0 。2016 年，Daniel 21 等人利用 PbS/CdS/ZnS 量子点在 808 nm 激光束电子激，后激活的非辐射激发和代间辐射去激发机理，设计了 PbS/CdS/ZnS 量子点计。另外，PbS/CdS/ZnS 量子点本身也是一个光热剂。因此，PbS/CdS/ZnS点是一个温度检测-加热器一体化的纳米复合材料，可以实现光热治疗过程图 1-2 激光扫描共聚焦显微镜图像，R-F127-MF 标记的 Hela 细胞在 23 ℃(A)，35 ℃(B)和 44℃(C)。 比例尺=50 μm。

兰州大学硕士研究生毕业论文 稀土功能化纳米温度计的设计合成及应用研究通过使用基于时间相关的单光子计数(TCSPC)的荧光寿命成像显微镜(FLIM)，证明了 AuNCs 在活细胞中利用荧光寿命进行空间分辨温度测量的能力。

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本文编号：2755372