808+nm激发的上转换纳米粒的制备与光动力应用研究

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1、808nm激发的上转换纳米粒的制备与光动力应用研究Synthesisof808nmExcitedUpconversionNanoparticlesandPhotodynamicApplication学科专业：材料学作者姓名：邹海霞指导教师：邢金峰副教授天津大学化工学院二零一七年五月万方数据万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得天津大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的

2、同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解天津大学有关保留、使用学位论文的规定。特授权天津大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：导师签名：签字日期：年月日签字日期：年月万方数据万方数据摘要近几年来，稀土上转换纳米粒（UCNPs）作为一种新型的纳米发光

3、材料逐渐被人们所认识，它相比于其他发光材料（有机染料、量子点等）拥有独特的优势。但是同时它也存在荧光发射强度低、量子产率低等缺点。关于UCNPs的研究工作大多采用980nm的激光激发，由于水在980nm处吸收较强，采用980nm激光激发必然会引起热效应，从而损害正常的生物组织，限制了其在生物医学领域的应用。UCNPs应用于光动力治疗（PDT）的研究中，有两个相互矛盾的影响因素：（1）UCNPs的荧光发射强度（2）荧光共振能量转移效率。大部分的研究工作是引入壳层结构来增加上转换荧光发射，这样可以减少交叉弛豫引起的光强降低；然而，厚的壳层

4、结构必然引起UCNPs和光敏剂之间的距离增加，导致荧光共振能量转移（FRET）效率降低，不利于单线态氧的产生，进而限制光动力治疗的应用。本研究中，我们制备了可以采用生物相容性好的808nm的激光光源激发的UCNPs。通过高温热解法制备了新型的三掺杂体系（Yb3+/Er3+/Nd3+）的纳米粒NaYF3+3+4:Yb/Er/Nd。首先我们调节了Yb、Nd元素的掺杂比例，增加了Ir/g（红绿光光强之比），使其能够通过FRET更好地激活光敏剂亚甲基蓝（MB）；然后我们采用了一种简单新颖的方法制备了核壳结构纳米粒NaYF4:Yb/Er/Nd@

5、NaYF4:Nd，通过改变核的加入量来改变壳层厚度，研究发现随着壳层厚度变薄，荧光发射强度变强。并且通过反相微乳液法用二氧化硅包覆UCNPs和MB，随着壳层的厚度减少，荧光共振能量转移效率从37.1%增加到86.7%，该体系同时实现了高的荧光发射强度和荧光共振能量转移效率，进而使单线态氧测试取得了良好的结果。为了实现高的荧光发射强度，我们又构建了一种新的结构：NaYF3+4:Yb/Er@NaNdF4:Yb，该结构将Nd作为壳层中的基质元素，可以实现高浓度的掺杂量（90%），捕获更多的808nm的光子；另外，Nd3+与Er3+的分离可以

6、避免它们之间的能量反转移过程，实现更强的上转换荧光发射。关键词：上转换纳米粒，壳层厚度，荧光发射强度，共振能量转移，单线态氧I万方数据II万方数据ABSTRACTInrecentyears,lanthanide-dopedupconversionnanoparticles(UCNPs)aregraduallybeingrecognizedasanewtypeofnano-luminescentmaterials.Comparedtoorganicdyesandquantumdots,theyhaveauniqueadvantage.B

7、uttherearedisadvantagesoflowfluorescenceemissionintensity(UCL)andlowquantumyield.MostUCNPsareexcitedby980nmlaser,duetotheabsorptionofwaterat980nm,itwillinevitablycausethermaleffect,whichcandamagethenormalbiologicaltissueandlimititsapplicationinbiomedicalfield.Therearetw

8、orelativelycontradictoryinfluencingfactorsinphotodynamictherapy(PDT):(1)UCLofUCNPs(2)fluorescenceresonanceener