论文部分内容阅读
纳米技术为生物医学的发展提供了巨大潜力,很多纳米材料已被应用于成像诊断、生物分离和药物传输等领域。近年来,构建多功能复合纳米材料并用于多模式成像诊断或者诊疗一体化引起了广泛的关注,这是因为单靠一种技术无法提供足够的信息进行准确诊断和有效治疗。但是,目前构建的多组分复合纳米结构往往涉及复杂的合成步骤,有时候还需要非常苛刻的合成条件。为了便于大规模合成和功能同质化,兼具荧光和磁学性质的单相介孔稀土掺杂钆纳米粒子,成为最有吸引力的多功能成像探针。将纳米粒子进一步用介孔硅进行包覆形成核壳结构,可以改进纳米粒子的稳定性和生物相容性,显著增加纳米粒子的比表面积以利于提高药物/影像试剂的装载效率,并且提高纳米粒子跟生物靶分子结合的选择性和特异性,真正实现多模式诊疗一体化。本论文通过探索新的合成方法和合成机理,开发出一种新型荧光磁性介孔多功能复合纳米材料(Y,Gd)2O3:Eu3+@nSiO2@mSiO2(简称 YGO-Bmnc),并将其应用于荧光-磁共振双模式成像。 第一部分,采用“一锅端”的溶剂热法,绿色高效大规模地合成了约40 nm近似球形的稀土氧化物纳米核(Y,Gd)2O3:Eu3+(简称 YGO-Ac)。纳米粒子的粒径主要取决于共表面活性剂的比例,而催化剂的种类对纳米粒子的性质具有显著影响。选用 Eu3+作为掺杂激活剂,研究溶剂热机理以及纳米核的下转换/上转换荧光性质;引入Y3+以增强Gd3+和Eu3+之间的能量传递。 第二部分,采用溶胶-凝胶两步法,约20 nm厚、孔道呈垂直分布的介孔硅层均匀地包覆在40 nm的纳米核表面,没有空心介孔硅球产生。介孔材料的比表面积从包覆前的24 m2/g(YGO-Ac纳米核)增至包覆后的299 m2/g;通过引入一种简单高效温和的离子交换方法(NH4NO3-EtOH)预除去表面活性剂,比表面积可以进一步增至562 m2/g(YGO-Bmnc核壳纳米粒子)。 第三部分,进一步对 YGO-Bmnc的光学性质研究表明,它是很好的红色荧光粉、毫秒级的长荧光寿命(Eu3+的5D0-7F2跃迁的荧光寿命τ=2.54 ms)非常适合进行时间分辨荧光检测。其优异的生物相容性(IC50[Gd]>1000μg/mL,6.36 mM)、活细胞荧光成像和T1磁共振成像性能(r1=5.05 mM-1s-1, r2=6.14 mM-1s-1, r2/r1=1.216,3.0 T),使之成为非常好的双模式成像探针。其高度有序的介孔结构(SBET:562m2/g, Vp:0.37cm3/g, Dp:2.6nm),为后续负载其他影像试剂实现多模式诊断以及利用影像手段监控药物/核酸/蛋白载带实现诊疗一体化等等提供了有利平台。