有机/无机杂化磷光纳米探针的制备与应用

摘要

稀土元素由于具有丰富的能级结构和能级跃迁，因此稀土元素配合物具有较宽的光谱性质，从可见光区到红外光区都有它们的特征峰存在。再者由于稀土元素可以和不同的有机配体配位形成多种多样的配合物，所以稀土离子及其配合物在生物技术、信息技术、能源技术、国防建设等领域都有非常重要的作用。在本论文中我们选择Eu3+、Ho3+作为主发光离子，选择有机配体三氟乙酰丙酮（TAA）、5-氨基-1,10-邻菲咯啉(apt)分别对它们敏化，合成制备出配合物Eu(TAA)3(apt)和Ho(TAA)3(apt)。但由于稀土配合物的发光在水溶液中会发生“淬灭”现象，且稀土配合物的吸收光谱在紫外区，在生物应用时会造成生物组织损伤。由于Ir配合物具有发光效率高、激发和发射易调节和可见区有较强的吸收等特点，因此，我选择铱配合物Ir1和Ir2，铕配合物、钬配合物共同掺杂在二氧化硅纳米粒子中，制备出 Ir1@Eu@MSNs、Ir2@Eu@MSNs、Ir1@Eu@SSNs和Ir2@Ho@MSNs，以期实现Ir配合物敏化Eu配合物和Ho配合物发光的目的。通过对它们的荧光光谱详细分析，发现Ir1配合物可以有效地敏化Eu配合物，Ir2配合物却没有这么明显。这是因为Eu配合物的三线态能级为17500cm-1，Ir2配合物的三线态能级为18083 cm-1，两者三线态能级距离较近，能级差ΔE仅为583cm-1，不足于敏化Eu配合物；而Ir1配合物的三线态能级为21367cm-1，能级差ΔE为3867cm-1，大于敏化最低能级差2500cm-1；并且，我又对Ir1@Eu@MSNs和Ir1@Eu@SSNs进行了光谱分析，发现Ir1@Eu@MSNs的发光强度比Ir1@Eu@SSNs的强，这说明介孔有利于激发光的穿透，能更好地提高敏化效果；HeLa活细胞成像实验展示了Ir1@Eu@MSNs作为细胞造影剂的良好的细胞兼容性和无毒性。时间分辨实验很好地验证了Ir1@Eu@MSNs介孔纳米粒子不仅可以很好地实现病变细胞的成像探测，而且也很好地消除了细胞自发荧光。
　　通过考察配合物Ir2@Ho@MSNs的荧光光谱，我研究了其光物理性质，实验证明Ir2配合物可以很好的敏化Ho配合物。并且，由于Ho(III)具有较多的能级，所以它的离子及其配合物具有很多的特征发射峰。当用不同的激发光激发时，由于不同的能量匹配，便产生了不同的能级跃迁，从而在不同的激发光激发下产生不同波段的发射峰。因此，此类纳米生物材料在生物医学领域具有非常好的应用前景。

目录

封面

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第一章 绪论

1.1前言

1.2稀土元素离子配合物发光机理

1.2.1稀土元素离子配合物的光致发光机理

1.2.2稀土元素离子配合物的电致发光机理

1.3稀土配合物敏化发光材料

1.3.1稀土配合物敏化发光材料

1.3.2稀土配合物有机/无机杂化敏化发光材料

1.4稀土发光配合物的生物成像应用

1.5本论文的设计思路与创新点

第二章 铱(Ⅲ)敏化铕(Ⅲ)发光的MSNs的制备与应用

2.1引言

2.2设计思路

2.3实验部分

2.3.1主要试剂与药品

2.3.2实验仪器与测试项目

2.3.3铱、铕配合物的合成与表征

2.3.4有机/无机杂化介孔二氧化硅纳米粒子的制备与表征

2.3.5细胞培养

2.3.6 可见光激发Ir1@Eu@MSNs的细胞成像实验

2.3.7 可见光激发的Ir1@Eu@MSNs的细胞毒性实验

2.4结果与讨论

2.4.1 Ir1@Eu@MSNs和Ir2@Eu@MSNs的制备

2.4.2 Ir1@Eu@MSNs的形貌表征

2.4.3 Ir1@Eu@MSNs的XRD表征

2.4.4 Ir1@Eu@MSNs [Ir1:Eu(1:1)]的zeta电位、比表面积和孔径

2.4.5 Ir1@Eu@MSNs的红外光谱和紫外吸收光谱

2.4.6 Ir@Eu@MSNs的光谱性质

2.4.7 Ir1@Eu@MSNs的细胞成像

2.4.8 Ir1@Eu@MSNs的时间分辨成像

2.4.9 Ir1@Eu@MSNs进入细胞机理验证实验

2.4.10 Ir1@Eu@MSNs的细胞毒性实验

2.5本章小结

第三章 铱(Ⅲ)敏化钬(Ⅲ)发光的MSNs的制备与应用

3.1引言

3.2设计思路

3.3实验部分

3.3.1主要试剂与药品

3.3.2实验仪器与测试项目

3.3.3铱、钬配合物的合成与表征

3.3.4有机/无机杂化介孔二氧化硅纳米粒子的制备与表征

3.4结果与讨论

3.4.1 Ir2@Ho@MSNs的制备与表征

3.4.2 Ir2@Ho@MSNs的形貌特征

3.4.3 Ir2@Ho@MSNs的红外光谱

3.4.4 Ir2@Ho@MSNs的紫外光谱

3.4.5可见光激发的Ir2@Ho@MSNs发射光谱

3.5本章小结

第四章 论文的主要结论与展望

4.1论文的主要结论

4.1.1铱(Ⅲ)敏化铕(Ⅲ)发光的MSNs的制备与应用

4.1.2铱(Ⅲ)敏化钬(Ⅲ)发光的MSNs的制备与应用

4.2展望

参考文献

附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文

附录2 攻读硕士学位期间申请的专利

致谢