稀土摻雜NaYF4上轉(zhuǎn)換熒光納米材料性能的工藝控制及其生物應(yīng)用.pdf

1、稀土摻雜的六方相（β）NaYF4是效率最高的近紅外-可見(jiàn)光（NIR-VIS）上轉(zhuǎn)換熒光材料之一，其具有成像深度深、抗光漂白、不引起細(xì)胞或生物組織的自熒光、細(xì)胞毒性低、同一激發(fā)光源能夠激發(fā)多色熒光，激發(fā)光源便宜便攜等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是新一代的。
　　本論文的工作主要分為兩大部分：（一）稀土摻雜NaYF4的合成，以及對(duì)其相、尺寸、形狀和熒光性質(zhì)的工藝控制；（二）β-NaYF4:Yb,Er在細(xì)胞轉(zhuǎn)染和光動(dòng)力治療領(lǐng)域的生物應(yīng)用，獲得下列成果。

2、
　　（1）熱注入法首次被用來(lái)代替?zhèn)鹘y(tǒng)的升溫法合成β-NaYF4:Yb,Er。在油胺反應(yīng)體系中，提升熱注入溫度可以促進(jìn)立方相（α）晶體轉(zhuǎn)變?yōu)闊晒庑矢叩牧较啵é拢┚w，且不會(huì)引起晶體的過(guò)度生長(zhǎng)。六方相產(chǎn)物尺寸能控制在15nm以下，是理想的生物熒光探針。在油酸（OA）/三辛基磷（TOP）/正十八烷（ODE）反應(yīng)體系中，提升熱注入溫度同樣能促進(jìn)了α→β相變，導(dǎo)致β相形核數(shù)量增加，從而使β相產(chǎn)物尺寸減小。同時(shí)，OA/TOP/ODE反

3、應(yīng)體系中β相產(chǎn)物的長(zhǎng)徑比也能通過(guò)改變熱注入溫度來(lái)連續(xù)調(diào)節(jié)。
　?。?）首次在“綠色無(wú)膦”反應(yīng)體系油酸鈉（NaOL）/OA/ODE和油酸鉀（KOL）/OA/ODE中，實(shí)現(xiàn)了NaYF4:Yb,Er的相、尺寸和形狀的可控合成。我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)溶液中存在適量的油酸根（OL-）時(shí)，α→β相變被促進(jìn)，β相形核數(shù)量增多，β相尺寸減??；而當(dāng)溶液中存在過(guò)量的OL-時(shí)，α→β相變被阻礙，β相形核數(shù)量減少，β相尺寸增大。通過(guò)基于密度泛函理論的計(jì)算機(jī)模擬，我們

4、解釋了配體對(duì)NaYF4:Yb,Er相變過(guò)程的影響。我們同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了K+摻入NaYF4晶格，阻礙相變，增大β相尺寸，并誘導(dǎo)β相沿[001]晶向各向異性生長(zhǎng)的現(xiàn)象。通過(guò)調(diào)節(jié)配體NaOL或KOL的濃度，β-NaYF4:Yb,Er能夠在12nm的球形納米晶至738nm×170nm大尺寸納米棒之間調(diào)節(jié)。
　　（3）我們通過(guò)核殼前體的連續(xù)熱注入，在β-NaYF4:Yb,Er的表面包上β-NaYF4殼層，顯著提升了產(chǎn)物的熒光強(qiáng)度（最高107倍）

5、。我們還在核殼結(jié)構(gòu)的β-NaYF4的核心和殼層中摻入不同的激活離子（Ho3+和Tm3+），使得對(duì)應(yīng)于殼層和核心中激活離子的熒光強(qiáng)度比值連續(xù)可調(diào)，實(shí)現(xiàn)了多色上轉(zhuǎn)換熒光。
　?。?）研究了水溶性β-NaYF4:Yb,Er表面配體、尺寸和形狀對(duì)細(xì)胞轉(zhuǎn)染效率的影響。發(fā)現(xiàn)表面修飾有多聚賴氨酸（PLL）的β-NaYF4:Yb,Er，相比修飾有聚乙二醇（PEG）或者聚丙烯酸（PAA）的納米粒子具有更高的細(xì)胞轉(zhuǎn)染效率。通過(guò)比較不同形貌的PLL修飾

6、的β-NaYF4:Yb,Er轉(zhuǎn)染 HeLa細(xì)胞的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)尺寸小、長(zhǎng)徑比適中的β-NaYF4:Yb,Er更易于轉(zhuǎn)染細(xì)胞。此外我們將β-NaYF4:Yb,Er應(yīng)用于光動(dòng)力治療領(lǐng)域。通過(guò)改進(jìn)了傳統(tǒng)的反相微乳液法，用水/二甲基亞砜（DMSO）充當(dāng)水相，成功地將疏水性光敏劑原卟啉（Pp IX）包入到β-NaYF4:Yb,Er表面的SiO2殼層中。并采用氨丙基三乙氧基硅烷（APTS）代替四乙氧基硅烷（TEOS）作為二氧化硅前體，以及將原卟啉和