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稀土发光材料由于具有物理化学性质稳定、发射谱狭窄、光色纯度高、发射波段宽、Stokes位移大、荧光寿命长等优点,在生物标记、生物成像方面具有潜在的应用前景。如果将稀土发光材料本身赋予功能性结构(中空、介孔、核壳等),则其应用于成像标记的同时,亦可作为药物载体进行肿瘤治疗,从而实现成像指导的抗癌治疗。本论文主要研究内容如下:1、采用牺牲模板法利用柯肯达尔(Kirkendall)效应合成了 LaF3和LaC03F介孔空心纳米球,并对该种材料的上转换和下转换发光性质和药物缓释性能进行了研究,这种合成方法具有如下三个特点:(1)通过控制碱式碳酸镧前驱体的形貌,可实现产物的形貌可控。(2)可在较低温度、短时间反应条件下(50 ℃,3 h)实现产物的批量合成。(3)整个过程不需加入任何表面活性剂和催化剂。所生成的产物同时具有上转换和下转换性能。在980 nm激光照射下,LaF3:Yb/Er和LaF3:Yb/Ho发射较强的绿光,LaF3:Yb/Tm能够发出紫光。在紫外灯照射下,Ce3+/Tb3+掺杂的两种空壳均能发绿光,Eu3+掺杂的发红光,其中 LaF3:Ce/Tb 和 LaF3:Eu 较 LaCO3F:Ce/Tb 和 LaC03F:Eu 的发光显著增强。该材料表现出良好的生物相容性和pH响应的盐酸阿霉素(DOX)缓释性能,有望成为一种潜在的成像试剂和药物载体。2、采用简单共沉淀法制备了具有下转换发光、同时具有光响应药物释放性质的LaPO4:Ce/Tb@Au介孔微球药物载体。该材料具有如下特点:(1)该微球是一种由六方型纳米棒组成的介孔空心结构。通过PEI修饰可将10 nm的金纳米粒子通过静电吸附连接在LaPO4:Ce/Tb微球表面得到LaPO4:Ce/Tb@Au介孔微球。(2)MTT分析及DOX缓释结果表明LaPO4:Ce/Tb@Au微球表现出良好的生物相容性和缓释性质;同时激光共聚焦显微和倒置荧光显微照片结果说明该微球能够被癌细胞所吞噬。(3)UV灯照射后,DOX释放量增大从而表现出更高的抗癌活性。该材料有望成为一种光控释放同时具有成像功能的药物载体。3、采用简单、温和的两步水相法和后表面修饰制备了 Y2O3:Yb/Er-CuxS+DOX纳米空心球。(1)通过调变初始反应的pH值,可获得不同尺寸的前驱体,进而实现产物形貌和尺寸的可控合成。不同时间的产物形貌分析结果表明柯肯达尔效应引起的内外部溶解速度的差异是导致生成纳米空心球的原因。(2)该上转换荧光具有较好的DOX担载和释放性能。同时,通过调变纳米粒子的粒径、释放环境的温度、pH值及近红外光(NIR)可实现药物的可控释放。(3)体外和体内实验结果表明,在NIR照射下,Y2O3:Yb/Er-CuxS+DOX可以强烈抑制肿瘤细胞的生长,可归结为DOX的光控释放及CuxS光照产生热量所造成的协同效应。同时,掺杂的稀土离子(Yb3+,Gd3+)使该材料表现出明显的核磁、CT及荧光多模式成像效果,进而初步实现了多模式成像制导的协同抗肿瘤治疗。4、采用碱式碳酸氟礼纳米棒为前驱体,通过水热过程和包覆二氧化硅以及后续煅烧,生成了分散性良好的GdOF:Ln@SiO2胶囊型空心微球。将靶向叶酸分子(FA)、光动力试剂ZnPc、光热试剂纳米碳点以及抗癌药物DOX修饰于空心微球表面制备一种多功能载体,并将其应用于多模式肿瘤疹疗研究。(1)通过改变Yb3+的掺杂量可以改变材料的上转换发光性能;同时,通过掺杂Mn2+离子可进一步提高红光区域的发光强度,从而与对红光响应的光动力试剂ZnPc进行匹配和吸收产生更多活性单线态氧。(2)修饰的纳米碳点可以有效防止ZnPc的过早泄露,同时产生了明显的热效应。(3)基于化学治疗、光热治疗及光动力治疗基础上的协同效应产生良好的抗肿瘤效果。同时Mn和Gd离子的掺杂使其同时具备T1和T2两种成像性质,结合其良好的CT及荧光成像性能,该类材料在生物成像及肿瘤治疗领域表现出良好的应用前景。5、设计了壳层厚度可控、具有上转换荧光和CT成像、对pH/温度响应释放药物的Y2O3:Yb,Er@Y2O3:Yb@mSiO2-Au25-P(NIPAm-MAA)材料。具有以下特点:(1)这种材料的内核为Y2O3:Yb,Er@Y2O3:Yb,由于包覆了活性层构成核壳结构而具有较高的发光强度。(2)担载的超小Au25(SR)18-金簇具有很好的分散性,能够储存于介孔二氧化硅中,并能与上转换纳米粒子复合,产生光热和光动力效果。(3)对该种材料表面修饰了对温度/pH敏感的聚合物P(NIPAm-MAA),使得其在癌细胞部位释放量更大,而在正常细胞、常温下几乎不释放,从而产生靶向治疗。6、设计了通过简单易行的共沉淀和随后的煅烧,制备了多层核壳结构TiO2@Y2Ti2O7@YOF:Yb,Tm上转换纳米粒子(UCNPs)。在单光源近红外激光器的照射下,这种UCNPs具有其独特的内部多孔结构,YOF:Yb,Tm可以将上转换得到的蓝光发射传递给Y2Ti2O7光催化剂,从而可以释放活性氧。