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用.pdf

1、稀土摻雜的六方相（β）NaYF4是效率最高的近紅外-可見光（NIR-VIS）上轉(zhuǎn)換熒光材料之一，其具有成像深度深、抗光漂白、不引起細胞或生物組織的自熒光、細胞毒性低、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，被認為是新一代的。
　　本論文的工作主要分為兩大部分：（一）稀土摻雜NaYF4的合成，以及對其相、尺寸、形狀和熒光性質(zhì)的工藝控制；（二）β-NaYF4:Yb,Er在細胞轉(zhuǎn)染和光動力治療領域的生物應用，獲得下列成果。

2、
　　（1）熱注入法首次被用來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的升溫法合成β-NaYF4:Yb,Er。在油胺反應體系中，提升熱注入溫度可以促進立方相（α）晶體轉(zhuǎn)變?yōu)闊晒庑矢叩牧较啵é拢┚w，且不會引起晶體的過度生長。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）反應體系中，提升熱注入溫度同樣能促進了α→β相變，導致β相形核數(shù)量增加，從而使β相產(chǎn)物尺寸減小。同時，OA/TOP/ODE反

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

4、解釋了配體對NaYF4:Yb,Er相變過程的影響。我們同時也發(fā)現(xiàn)了K+摻入NaYF4晶格，阻礙相變，增大β相尺寸，并誘導β相沿[001]晶向各向異性生長的現(xiàn)象。通過調(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+），使得對應于殼層和核心中激活離子的熒光強度比值連續(xù)可調(diào)，實現(xiàn)了多色上轉(zhuǎn)換熒光。
　?。?）研究了水溶性β-NaYF4:Yb,Er表面配體、尺寸和形狀對細胞轉(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胞轉(zhuǎn)染效率。通過比較不同形貌的PLL修飾

6、的β-NaYF4:Yb,Er轉(zhuǎn)染 HeLa細胞的結(jié)果，我們發(fā)現(xiàn)尺寸小、長徑比適中的β-NaYF4:Yb,Er更易于轉(zhuǎn)染細胞。此外我們將β-NaYF4:Yb,Er應用于光動力治療領域。通過改進了傳統(tǒng)的反相微乳液法，用水/二甲基亞砜（DMSO）充當水相，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