近红外光发射NaYF4:Yb,Tm上转换纳米粒子的合成及其在生物分析中的应用

摘要

上转换材料是指在较低能量的长波辐射激发下，能够发射出较高能量的短波辐射的材料。由于其独特的光学性能，稀土上转换纳米材料在生物分析领域中的应用受到广泛关注。稀土上转换材料通常以980nm为激发光波，利用粒子被激发后在可见光区的发光进行生物分析应用。最近的研究表明，稀土上转换材料被激发后可发射800nm左右的近红外光，由于红外光区是生物组织的光学窗口，利用红外光对生物组织分析具有高透光率、高信噪比的特点，因此，本文尝试采用溶剂热法合成发射近红外光的NaYF4∶Yb，Tm上转换纳米粒子，并将其用于肿瘤细胞的成像研究。 考察了反应条件，如POCA溶液的pH值和加入量、反应温度、反应时间、氟离子与稀土离子摩尔比、钠离子与稀土离子摩尔比、稀土离子掺杂量以及溶液介质等对合成粒子性能的影响，对不同条件下合成的粒子进行了发光光谱、XRD和TEM分析。结果表明，合成粒子的水溶性良好，当合成的NaYF4∶Yb，Tm纳米颗粒为六方晶系且结晶度高时发光强度增大，粒子的最大发射波长为800nm。TEM实验表明，以乙二醇为溶剂，加入pH为9的POCA625μL，氟离子与稀土离子摩尔比为7∶1，钠离子与稀土离子摩尔比为4∶1，Yb3+掺杂量为60％，Tm3+掺杂量为1.5％，在200℃下反应时间Sh时，合成了球形纳米颗粒，粒径约为30nm，粒度均匀，样品分散性良好。 采用Stober法对合成的NaYF4∶Yb，Tm纳米颗粒进行表面氨基化修饰，然后和兔抗人CEA血清IgG抗体偶联，最后用偶联兔抗人CEA抗体的NaYF4∶Yb，Tm上转换纳米颗粒对HeLa活细胞进行免疫标记。在980nm的红外光照射下，免疫标记后HeLa细胞显现出了明显的发光，实验结果表明，合成的NaYF4∶Yb，Tm纳米颗粒可用于肿瘤细胞的标记和成像。

目录

声明

摘要

第1章绪论

1．1上转换发光材料

1．1．1上转换材料的发光机理

1．1．2稀土上转换发光材料的组成

1．2稀土上转换发光材料的合成方法

1．2．1络合共沉淀法

1．2．2高温热分解法

1．2．3水／溶剂热法

1．2．4微乳液法

1．3．1表面钝化

1．3．2配体氧化

1．3．3配体交换

1．3．4聚合物包覆

1．3．5静电层层组装

1．4稀土上转换纳米材料在生物医学中的应用

1．4．1分子检测

1．4．2细胞成像

1．4．3活体成像

1．5本研究的意义和主要内容

第2章溶剂热法合成NaYF4：Yb，Tm上转换纳米颗粒

2．1．1实验仪器

2．1．2化学试剂

2．2实验部分

2．2．1主要试剂的配制

2．2．2 NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒的制备

2．2．3 NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒的表征

2．3结果与讨论

2．3．1 NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒的合成

2．3．2 NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒的发光光谱

2．3．3 POCA溶液pH值对NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒性能的影响

2．3．4 POCA加入量对NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒性能的影响

2．3．5氟离子与稀土离子摩尔比对NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒性能的影响

2．3．6反应温度对NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒性能的影响

2．3．7反应时间对NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒的影响

2．3．8 NaCl加入量对NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒性能的影响

2．3．9稀土离子掺杂对NaYF4：Yb，Tm发光性能的影响

2．3．10反应介质对NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒性能的影响

2．4本章小结

第3章NaYF4：Yb，Tm颗粒用于Hela细胞的免疫标记与成像

3．1实验仪器和试剂

3．1．1实验仪器

3．1．2实验试剂

3．2实验方法

3．2．1 NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒与兔抗人CEA抗体偶联

3．2．2 HeLa细胞的传代培养

3．2．3 HeLa活细胞的免疫标记与成像

3．3．2 NaYF4：Yb，Tm颗粒的表面修饰

3．3．3氨基修饰前后NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒的光学性质

3．3．4 NaYF4：Yb，Tm纳米颗粒用于HeLa细胞的免疫标记与成像

3．4本章小结

第4章结论

参考文献

致谢