稀土元素共摻羥基磷灰石納米粒子制備及生物成像應(yīng)用.pdf

1、癌癥的早期診斷是實(shí)現(xiàn)有效治療的關(guān)鍵。具有熒光、磁性和放射性等功能的納米材料可以實(shí)現(xiàn)腫瘤的標(biāo)記和早期診斷。基于熒光納米顯影劑的熒光成像技術(shù)應(yīng)用簡(jiǎn)便，可以實(shí)現(xiàn)腫瘤的定位，提高手術(shù)清除率。
　　羥基磷灰石（HAP）基于其獨(dú)特的晶體結(jié)構(gòu)，可作為一種稀土發(fā)光基質(zhì)材料。納米HAP在細(xì)胞內(nèi)酸性環(huán)境中表現(xiàn)出良好的可降解性。因此，稀土摻雜納米HAP是一種生物相容、生物降解的熒光成像顯影劑。目前的研究主要致力于增強(qiáng)其熒光，提高成像靈敏度。提高稀土含量

2、或高溫煅燒雖可改善熒光性能，但會(huì)帶來(lái)細(xì)胞毒性和過(guò)大的顆粒尺寸。為避免上述問(wèn)題，本論文基于稀土離子間能量傳遞機(jī)制，開展了稀土（REs）共摻雜納米HAP（HAP:REs）的熒光增強(qiáng)研究。
　　（1）基于共沉淀法，研究了REs組合、比例和溫度對(duì)HAP:REs熒光性能的影響規(guī)律。結(jié)果表明，在Eu/Tm、Eu/Tb和Eu/Gd組合中，Eu/Gd共摻具有最佳的熒光增強(qiáng)效果。Eu/Gd共摻未改變產(chǎn)物的晶相組成，產(chǎn)物為片狀納米粒子（9~13×30

3、~60nm）；80℃合成的HAP:Eu/Gd，當(dāng)Eu/Gd=2:1.5時(shí)，表現(xiàn)出最佳的熒光增強(qiáng)效果，相對(duì)單摻Eu樣品（HAP:Eu）提高了約150％（394nm激發(fā)）。600℃煅燒后，樣品整體熒光強(qiáng)度得到大幅提高，且 Eu/Gd=2:0.5時(shí)表現(xiàn)出最佳的熒光增強(qiáng)效果，相對(duì)HAP:Eu提高了約60%，但煅燒造成了晶體團(tuán)聚和尺寸長(zhǎng)大。對(duì)于Eu/Gd共摻的熒光增強(qiáng)效應(yīng)，273nm激發(fā)時(shí)，6PJ(Gd3+)能級(jí)與5HJ(Eu3+)能級(jí)間的能量轉(zhuǎn)

4、移起主要作用；394nm激發(fā)時(shí)，主要是 Eu/Gd的合作上轉(zhuǎn)換和連續(xù)能量轉(zhuǎn)移的共同作用。
　?。?）基于共沉淀法制備HAP:Eu/Gd所優(yōu)化的Eu/Gd比例，又研究了溶膠凝膠法對(duì)HAP:Eu/Gd性能的影響。該法中，在450~600℃較低溫度下可以制備出稀土共摻的HAP納米粒子。溶膠凝膠法產(chǎn)物在350nm激發(fā)下，主發(fā)射峰位于576nm，且與600℃煅燒的沉淀法合成產(chǎn)物（394nm激發(fā)，發(fā)射峰616nm）的熒光強(qiáng)度相當(dāng)。該法制備過(guò)程

5、中，存在的氧化還原反應(yīng)所釋放出的熱量利于稀土離子向Ca(II)位置的擴(kuò)散，主要處于反演中心。與沉淀法相比，雖然同樣帶來(lái)了顆粒尺寸長(zhǎng)大和團(tuán)聚，但該法可以更加精準(zhǔn)控制產(chǎn)物元素比例。
　?。?）對(duì)于沉淀法（80℃）合成的HAP:Eu/Gd納米粒子，詳細(xì)研究了其生物安全性、生物降解性能以及體內(nèi)外的熒光成像能力。結(jié)果證實(shí)，HAP:Eu/Gd納米粒子未造成溶血，對(duì)L02細(xì)胞未表現(xiàn)出毒性，在HepG2細(xì)胞內(nèi)72h的降解率達(dá)到約60%，共培養(yǎng)4h