荧光上转换纳米材料的制备及其生物医学应用研究

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1、中国科学院大学UniversityofChineseAcademyofSciences硕士学位论文指导教师：2013年4月SynthesisofUpconversionNanoparticlesandtheirbiomedicalapplicationsRen爹路nluADissertationSubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesInpartialfulfillmentoftherequirementForthedegreeofMasterof

2、MaterialsEngineeringInstituteofHighEnergyPhysicsApril，2013研究生学位论文声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本学位论文的研究成果不包含任何他人享有著作权的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。签名：趟日期：211查：苎：[!关才学位论文使用授权的说明本人完全了解中国科学院高能物理研究所“关于中国科学院高能物理所研究生论文及研究

3、成果使用权的规定”(2001)高发研生字第315号文件，即：高能物理研究所拥有在著作权法规定范围内学位论文的使用权，其中包括：(1)己获学位的研究生必须按规定提交学位论文，高能物理研究所可以采用影印、缩印或其他复制手段保存研究生上交的学位论文；(2)为教学和科研目的，高能物理研究所可以将公开的学位论文作为资料在图书馆、资料室等场所供科研人员阅读，或在所内网站供科研人员浏览部分内容；(3)根据《中华人民共和国学位条例暂行实施办法》，向国家图书馆等相关部门报送可以公开的学位论文。签名：俩．虢日期：≯f孑．

4、歹．fo摘要稀土上转换荧光纳米粒子COCNPs)作为一种新型的纳米荧光探针，由于是通过近红外光激发，具备荧光寿命长、光化学稳定性好、光损伤小、背景荧光低等优点，可以克服传统荧光探针在生物成像中的缺陷，并能够实现多模式成像，使成像技术更加完善。近几年来UCNPs在生物医学领域的应用研究如：多模式成像、靶向载药、光动力治疗、生物传感器以及生物安全性等越来越引起人们的广泛关注。这些研究的开展使得UCNPs在生物医学领域中有潜在的应用前景。目前为止，人们对上转换荧光纳米粒子在表面修饰、多功能化可控制备、多模式

5、成像以及癌症靶向治疗等的生物医学应用研究中，也存在的一些问题需要深入解决，比如：通过对UCNPs的表面修饰来提高材料的水溶性和生物相容性、UCNPs多模式成像的研究还不够深入、诊疗一体化的研究很少有报道等。本论文通过选择合适的表面活性剂、制备核壳结构和稀土离子掺杂等方式，合成了尺寸和形貌可控、水溶性和生物相容性好、发光性能好的上转换纳米晶。并在此基础上探索了上转换纳米材料在多功能生物成像以及药物负载和药物缓释等方面的应用。主要内容概括如下：第一章：根据近年来UCNPs的多功能化设计制备与生物医学应用研

6、究的进展状况，对于多功能上转换纳米荧光探针在生物成像及肿瘤治疗方面的应用给予了重要关注，并在此基础上阐明了本论文的选题依据和研究内容。第二章：吐温(TWEEN)包覆的NaYF4：Yb，Er／NaYF4核壳结构上转换纳米粒子的合成与生物医学方面的应用研究。本章介绍了形貌和尺寸可控、上转换荧光发光强度高的核壳结构NaYF4：Yb，Er／NaY'F4上转换纳米粒子的合成，通过吐温表面活性剂解决了上述纳米粒子的亲水性和生物相容性问题，并研究了该纳米粒子的荧光成像和药物负载与释放等特性。第三章：镧系(Ln)离子

7、掺杂的磷酸钆(GdP04)纳米棒的合成与生物医学方面的应用研究。本章介绍了水热法合成的掺杂Ln离子的GdP04荧光纳米粒子，分别通过掺杂Ce厂rb或Eu以及Yb／Er离子，得到了下转换和上转换GdP04荧光纳米粒子。在合成的基础上，实现了这些具有下转换和上转换荧光的GdP04纳米材料在荧光成像和磁共振邮己)成像方面的双模式荧光纳米探针功能。关键词：上转换荧光，生物成像，表面修饰，载药AbstractUpconversionnanoparticles(UCNPs)，asanovelkindofnanop

8、robes，showgreatadvantagessuchaslongemissionlifetimes，highphotochemicalstability,minimumphotodamageaswellasminimalauto-fluorescencetobiologicaltissues，duetotheexcitationbynear-infrared(NIR)radiation．Theseadvantagescanovercomethedr