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第一部分用于多模成像的稀土上转换发光纳米复合材料的制备及应用初步探究目的:探讨稀土上转换发光纳米复合材料PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG用于多模成像应用的可行性及价值。方法:1)采用高温热分解法制备出上转换纳米颗粒Na YF4（Y:Yb:Er=78%:20%:2%）,利用OA-PAA高分子聚合物修饰纳米粒子增加其水溶性;以聚（3,4-亚乙二氧基噻吩）-聚（苯乙烯磺酸）（PEDOT:PSS）为核心,外层包裹由OA-PAA修饰的稀土上转换发光纳米材料（UCNPs）及二巯基丁二酸（DMSA）修饰的四氧化三铁（Fe3O4）,再通过层层组装的方式将纳米粒子表面修饰聚丙烯酸（PAA）、多环芳烃（PAH）及聚乙二醇（PEG）层,最后得到有良好生物相容性的PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG上转换发光纳米复合物,并对其形貌、电位进行表征研究。2)将不同浓度梯度的PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG进行磁共振T2序列的扫描,检测其磁共振成像性质。3)取三组梯度浓度的PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG溶液及去离子水各1ml,在808nm激光器下照射5分钟,使用热成像仪记录温度变化,检测其光热效果;4)通过体外细胞毒性试验（MTT）对PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG颗粒的体外毒性进行研究。5)将PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG瘤内注入荷瘤小鼠模型,进行磁共振T2序列的扫描,检测其磁共振成像性质。6)将PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG孵育小鼠小鼠乳腺癌（4T1）细胞24小时后,用DAPI染细胞核,用荧光显微镜观查PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG在细胞水平成像能力。7)将PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG溶液瘤内注入荷瘤小鼠模型,用带有980nm激发光源的Maestro EX（CRi.Inc.）活体成像系统检测其上转换成像性质结果:1)透射电子显微镜（TEM）显示,上转换发光纳米颗粒（UCNPs）是平均直径约在30nm的单分散纳米晶体。经过组装和层层修饰以后,PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG上转换发光纳米复合物在水溶液中具有较好的稳定性,能在各种溶液中长时间稳定存在;制备好的PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG溶液电位接近0;2)磁共振成像结果显示在一定的浓度梯度内,随着材料浓度的增加,PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG溶液的磁共振信号逐渐降低。3)PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG在体外具有强大的光热能力;4)体外细胞毒性实验结果显示PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG在较高浓度时对细胞亦未见明显毒性作用。5)对比上转换发光纳米材料在瘤内注射前后的T2 WI图片,可见在瘤内注入PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG溶液后肿瘤部位T2信号明显降低,肿瘤包膜完整,PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG溶液在瘤内分布均匀;6)在PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG溶液孵育4T1细胞24小时后,共聚焦显微镜下可见大量上转换发光颗粒在细胞内富集;7)瘤内注入PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG之后,在近红外光激发下,肿瘤部位可见明显绿色荧光;结论:PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG纳米材料可以在各种溶液中稳定存在,展现出极好的稳定性。细胞增殖实验结果表明,PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG复合物没有明显的生物毒性。同时具有较好的磁共振成像能力。近红外光照射下,由于PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG所具有的独特的上转换发光能力,可以作为上转换光学成像的探针;同时,PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG也是一种高效的光热介质。因此,PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG纳米复合材料可以用于肿瘤的多模成像,在肿瘤的光热治疗方面也有巨大的潜力。第二部分稀土上转换发光纳米复合材料用于肿瘤的光热治疗的研究目的:稀土上转换发光纳米复合材料用于肿瘤的光热治疗的研究。方法:1)将同浓度的PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG溶液孵育小鼠乳腺癌（4T1）细胞6小时后,用梯度功率的近红外光（808nm）照射5分钟后,培养24小时后用MTT法测定细胞存活率。2)将小鼠乳腺癌（4T1）细胞在小鼠背部皮下注射建立荷瘤小鼠模型。3)将荷瘤小鼠随机分为四组,治疗前测量瘤体。实验组（d组）予以PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG瘤内注射及激光照射;对照组中,a组予以等量生理盐水瘤内注射,b组仅予以PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG瘤内注射,c组予以生理盐水瘤内注射及激光照射。治疗后每两天测量瘤体大小,比较不同组间瘤体变化,评估治疗效果。4)实验进行过程中,每天观察动物活动、进食、排便及精神状态;实验完成后,取各组实验小鼠的主要器官,通过H&E染色行组织学检查,评估纳米材料毒性。结果:1)在808nm激光照射下,在激光功率达到1W/cm2,基本无细胞存活,在细胞水平显示出良好的光热治疗效果。2)荷瘤小鼠模型在一周内建立完成。3)在经过光热治疗后,实验组小鼠肿瘤在一天后完全消失,60天内无小鼠死亡及肿瘤复发;其余对照组肿瘤持续生长,并都在60天内死亡;4)在实验过程中,实验小鼠无异常行为及死亡,实验完成后各组小鼠主要器官的组织学检查无明显异常。结论:PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG在细胞水平光热治疗中展现出出色的治疗效果,在活体光热治疗试验中,PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG纳米复合材料未显示出明显毒性并展现出极好的疗效。所以PEDOT:UCNP:Fe3O4:PEG上转换发光纳米复合物可以作为肿瘤多模成像并指导治疗的介质。