超小长余辉纳米点控制合成及其生物成像应用研究

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长余辉是指激发光关闭后发光仍然持续的现象。由于长余辉材料发光寿命长,而组织自发荧光寿命短,在自发荧光衰减消失后再采集余辉发光信号能够有效避免组织自发荧光干扰,从而有效提高成像的灵敏度和分辨率。基于这一特点,长余辉纳米材料在生物医学领域,尤其是在无背景生物成像和成像指导的光学治疗方面,表现出巨大的优势。要实现长余辉纳米材料的生物医学应用,通过控制合成策略得到分散性好、尺寸可调、余辉发光性能优异和生物相容性强的长余辉纳米材料是重要基础。目前有关长余辉纳米材料的控制合成研究仍然处于起步阶段,通常是采用高温煅烧再研磨的方式来制备长余辉纳米材料,得到的纳米颗粒尺寸较大,分散性差且表面难以修饰,这极大地限制了长余辉纳米材料的生物医学应用前景。因此,开发长余辉纳米材料控制合成的方法非常重要。在本文中,我们提出一种基于乙酰丙酮金属盐的高温热分解方法用于合成超小尺寸的长余辉纳米点。该方法适用于镓酸盐、硫化物、氟化物等不同组成的长余辉纳米点的控制合成。得到的长余辉纳米点粒径均一,尺寸在5 nm左右,具有良好的分散性和明亮的长余辉发光。我们进一步基于所制备的长余辉纳米点构建了生物成像探针,实现了组织的无背景成像。主要研究内容如下:(1)基于高温热分解法控制合成了ZnGa2O4:Cr(ZGO:Cr)超小长余辉纳米点,探索了长余辉纳米点的生物成像应用。我们通过高温热分解法实现了ZGO:Cr长余辉纳米点的控制合成,进一步通过离子掺杂实现了对ZGO:Cr长余辉纳米点余辉发光性能的调控。此外,基于长余辉纳米点的超小尺寸和表面疏水性,我们构建了脂质体@长余辉纳米点复合成像平台,该成像平台结合了长余辉纳米点的长寿命发光特点和脂质体生物相容性好、负载量高等特点,在生物成像、药物递送等领域有潜在应用价值。(2)探索了基于乙酰丙酮金属盐的高分热分解法在不同化学组成的长余辉纳米材料控制合成中的应用。通过所发展的高温热分解法,实现了硫化物和氟化物的长余辉纳米点的控制合成。制备的长余辉纳米点粒径均一(2~4 nm),分散性好、具有良好的余辉发光性能。该方法为长余辉纳米材料控制合成提供了新的思路,对推动长余辉纳米材料的生物医学应用具有重要意义。
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