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近年来,癌症这种威胁人类健康的杀手引起人们的特别关注,人们对癌症的恐惧日渐增加,谈癌色变。目前,癌症的主要治疗方法有手术、化疗和放疗,但是伴随开创性伤口和高毒副作用。寻求更安全有效的癌症治疗方法,提高治愈率和患者生活质量,是该领域亟待解决的科学问题。最近,光疗法(包括光热治疗和光动力治疗)引起了科学家们的关注,常见的光疗试剂是在近红外波段具有较强吸收的单光子吸收材料,与单光子相比,双光子技术具有更强的组织穿透性、高度空间分辨率,对组织和细胞的光损伤小等特点,因此在癌症光疗领域具有更好的应用价值。有效的双光子吸收光疗试剂需要具有较大的双光子吸收截面(δ),本论文利用-NCS的桥联作用将具有双光子吸收性能的三联吡啶衍生物(L)键合到硫属半导体的表面,获得有机-无机纳米复合材料,深入研究界面配位作用对材料双光子吸收性质的影响,探索材料在双光子光疗方面的应用。具体研究内容如下:(1)L-ZnS纳米复合材料的制备、表征及光学性质研究设计合成功能配体L,制备L-ZnS纳米复合双光子吸收材料。拉曼光谱(Raman)和X-射线光电子能谱(XPS)验证了界面处-NCS的桥联配位作用。复合过程引起了材料形貌和单/双光子光学性质的变化:配体为棒状结构,复合材料为片状结构;复合之后紫外-可见吸收峰红移59 nm、单光子荧光发射峰红移144 nm、荧光量子产率(Φ)降低20%,荧光寿命增加1.41ns,双光子吸收截面(δ)增大42倍。(2)L-ZnS纳米复合材料的HeLa细胞光疗应用L-ZnS纳米复合材料水分散液具有明显的双光子光热转换效应,860 nnm激光照射4 min温度上升到50 ℃。该复合材料可以通过对铜离子的选择性识别透过HeLa细胞细胞膜靶向内质网(Endoplasmic Reticulum,ER),860 nm激光照射下,HeLa细胞从细胞质开始凋亡,同时释放出活性氧自由基(ROS),激光照射10 min后细胞死亡率为53%,实现双光子光热和光动力联合治疗。(3)L-CdS纳米复合材料的制备、表征及光学性质基于能级匹配原理,利用-SCN和-NCS桥联配位作用,将球状结构的L聚集体与CdS界面复合制备L-CdS纳米复合中空球。复合材料的紫外-可见吸收峰与L相比红移55 nm、单光子荧光发射红移137 nm、荧光量子产率(Φ)降低26%、荧光寿命延长0.37 ns、双光子荧光发射红移45 nm、双光子吸收截面(δ)增大6倍。该材料在光限幅和电致发光方面具有潜在应用价值,限幅阈值为490 mW。(4)L-Zn(NCS)2-Au纳米复合材料的制备、表征及光学性质基于能级匹配原理,上述制备的L-Zn(SCN)2界面配合物,利用其末端硫与金纳米颗粒作用制备L-Zn(NCS)2-Au纳米复合材料,通过紫外-可见吸收光谱寻找最佳配比。复合材料的紫外-可见吸收峰与配合物L-Zn(NCS)2相比在530 nm处出现新峰、单光子荧光发射红移20 nm、荧光寿命缩短0.17 ns、双光子吸收截面(δ)增大30倍。该材料在860 nm激光照射3 min温度上升到45℃,在860 nm激光照射下,复合材料对HeLa细胞具有明显的光热治疗效果,HeLa细胞从细胞质开始凋亡实现双光子光热治疗。