论文部分内容阅读
近年来,上转换发光成像由于其特殊的反斯托克斯效应(Anti-Stokes效应),即吸收连续波低能量光子后导致高能量光子的发射,逐步成为了新一代的光学成像方式。传统的光学纳米探针主要包含有机分子、量子点和荧光材料,但是,量子点的发光效率非常低;荧光材料在激光长时间照射下,会发生光漂白;有机分子则毒性高,这些固有缺陷都不利于生物应用。不同于传统的光学探针,稀土材料具有发光峰窄、生物光损伤低、低的自发背景荧光、高的信噪比和灵敏的选择性等优点,这些优点致使上转换材料具有作为一种光学探针广泛应用于体外/体内生物成像的潜质。因此,构建具有NIR-to-NIR发射的上转换纳米材料很有意义。与此同时,光热治疗相对于传统的治疗方式,例如化学疗法、放射疗法和外科手术,具有快速,高效,微创的优点,而备受关注。更值得注意的是,人们过去常常关注于稀土材料优异的上转换性能,反而忽视了其二区独特的性能(大大提高了图像的空间/时间分辨率,提高生物穿透深度)。基于此,本论文首先选取了 NaYF4为基质的稀土氟化物,研究其独特的上转换发光性能,之后将其应用于生物成像,随后我们通过一步水热法制备了水溶的无毒的Cu2-xS纳米颗粒,研究其光热效果,用于光热治疗肿瘤,最后以稀土材料和Cu2-xS纳米材料为基础,构建成像与治疗一体化的多功能治疗平台。本论文主要研究内容如下:(1)通过水热法成功制备了 Yb/Er离子掺杂的NaYF4基质的纳米探针,系统地对其进行了形貌及晶相的表征,光学性能的测试,生物毒性的检验,结果表明NaYF4:Yb,Er纳米探针呈现出较强的520/545 nm绿光和660 nm红光。最终将其应用于生物光学成像。(2)通过一步水热法成功制备了水溶性的Cu2-xS纳米颗粒,同时系统地研究了同浓度的Cu2-xS水溶液在不同808 nm激发光源下发热性能,以及在同一 808 nm激发光源下不同浓度的Cu2-xS水溶液的升温变化,结果表明Cu2-xS纳米颗粒具有优异的光热性能,因此Cu2-xS纳米颗粒是良好的光热剂。此外,我们同时还以Cu2-xS纳米探针作为光热剂,在808 nm激发光源激发下,实现了肿瘤治疗。(3)我们以镧系稀土材料和Cu2-xS纳米材料为基质,开发一种新型通用的原位生长方法来构建多功能的纳米探针实现成像与治疗一体化。系统地对该材料的晶相、形貌进行表征,光学/热学性能进行测试以及毒性检验。结果表明该材料结构稳定,克服了传统静电吸引方法带来的结构易脱落的缺陷,另外表现出优异的光学性能的同时展现出优异的光热性质,从而可以实现成像治疗一体化,最后,我们成功实现了微小肿瘤的检测和非侵入性的脑部血管成像。