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【6h】

上转换发光纳米复合结构的控制合成及其在生物成像和检测中的应用

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目录

摘要

第一章 功能性上转换发光纳米复合结构的合成及应用概述

1.1 上转换发光和上转换发光材料介绍

1.1.1 引言

1.1.2 上转换发光的机理

1.1.3 上转换发光的材料

1.1.4 上转换发光的应用优势

1.2 上转换发光纳米粒子的制备

1.2.1 多元醇(共沉淀)法

1.2.2 水热法

1.2.3 溶剂热法(常压)

1.2.4 热解法

1.3 上转换发光纳米复合结构的制备和作用

1.3.1 配体交换

1.3.2 疏水-疏水相互作用

1.3.3 聚合物包覆法(包括层层自助装)

1.3.4 包二氧化硅提供共价基团

1.3.5 外延生长壳层

1.3.6 通过中介链接

1.3.7 共包裹法

1.4 上转换发光纳米复合结构在生物成像中的应用

1.4.1 多模式成像

1.4.2 载药治疗

1.5 上转换发光纳米复合结构在检测中的应用

1.5.1 与有机物探针分子复合

1.5.2 与无机物探针分子复合

1.6 本课题的设计思路和研究内容

参考文献

第二章 以LiLuF4为基质的上转换发光纳米粒子的合成及其生物成像应用

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 主要试剂

2.2.2 LiLuF4:Yb3+/Er3+(20%,2%)纳米粒子的制备

2.2.3 LiLuF4:Yb3+/Ho3+(20%,2%)纳米粒子,LiLuF4:Yb3+/Tm3+(20%,1%)纳米粒子的制备

2.2.4 聚乙二醇二羧酸修饰的LiLuF4上转换:发光纳米粒子(PEG-LiLuF4)的制备

2.2.5 表征手段

2.2.6 细胞毒性测试

2.2.7 昆明鼠毒性测试

2.2.8 活细胞上转换发光成像

2.2.9 昆明鼠的在体和离体上转换发光成像

2.2.10 在体和离体的上转换发光淋巴成像

2.2.11 X射线断层扫描(X-ray CT)淋巴成像

2.3 实验结果和讨论

2.3.1 以LiLuF4为基质,掺杂Yb3+/Er3+,Yb3+/Ho3+和Yb3+/Tm3+的上转换发光纳米粒子的制备和表征

2.3.2 上转换发光比较

2.3.3 PEG-LiLuF4:Yb3+/Er3+和PEG-LiLuF4:Yb3/ Tm3+的制备和表征

2.3.4 材料的细胞毒性和动物毒性的评估

2.3.5 KB细胞上转换发光成像

2.3.6 昆明鼠上转换发光成像

2.3.7 昆明鼠X射线断层扫描(X-ray CT)成像

2.4 本章小结

参考文献

第三章 具有高效发光共振能量转移的铱配合物修饰上转换发光纳米粒子用于纯水中氰根阴离子的检测应用

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 主要试剂

3.2.2 NaYF4:Yb3+/Ho3+(20%,2%)纳米粒子(UCNPs)的制备

3.2.3 两亲性嵌段聚合物[聚(马来酸酐-alt-1-十八碳烯)-聚乙二醇](C18PMH-PEG)的制备

3.2.4 金属铱黝([(ppy)2Ir(dmpp)]PF6,Ir1)

3.2.5 NaYF4:Yb3+/Ho3+(20%,2%)上转换发光纳米粒子(UCNPs)包裹两亲性C18PMH-PEG的制备(PEG-UCNPs)

3.2.6 PEG-UCNPs装载Ir1

3.2.7 表征手段

3.3 实验结果和讨论

3.3.1 设计思路

3.3.2 复合结构材料的制备和表征

3.3.3 氰根离子的响应测试

3.4 本章小结

参考文献

第四章 核蛋黄壳(Yolk-shell)纳米复合结构的合成及汞离子检测应用

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 主要试剂

4.2.2 Fe3O4纳米粒子的制备

4.2.3 Fe3O4为核的二氧化硅蛋黄壳(Yolk-shell)复合结构(Fe3O4@ysSiO2)的制备

4.2.4 Fe3O4@ysSiO2负载N719染料(Fe3O4@ysSiO2-N719)的制备

4.2.5 表征手段

4.3 实验结果与讨论

4.3.1 Fe3O4@ysSiO2的制备和表征

4.3.2 Fe3O4@ysSiO2-N719的制备和表征

4.3.3 Fe3O4@ysSiO2-N719对Hg2+响应

4.3.4 Fe3O4@ysSiO2-N719分离Hg2+效果

4.4 上转换发光纳米粒子为核的二氧化硅壳-蛋黄壳(Core-Shell-Yolk-shell)复合结构的制备

4.4.1 合成方法

4.4.2 结果与讨论

4.5 本章小结

参考文献

第五章 论文总结

攻读博士期间论文发表情况

致谢

声明

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摘要

由于其特别的上转换发光(UCL)性质,上转换发光纳米粒子(UCNPs)具有在生物成像及检测的应用优势。以上转换发光纳米粒子为核心,与其它有机物和无机物一起构建出的纳米复合结构,具有广泛的应用前景。本论文通过优化合成上转换发光纳米粒子,开发出具有不同生物成像或检测效果的上转换发光纳米复合结构,包括如下三部分内容:
  1.以LiLuF4为基质的上转换发光纳米粒子的合成及其生物成像应用
  传统的上转换发光纳米粒子多数以NaYF4为基质,进一步优化基质材料是一项重要工作。我们以LiLuF4为基质,通过掺杂Yb3+/Er3+、Yb3+/Ho3+和Yb3+/Tm3+,合成了发光性能优异的上转换发光纳米粒子。通过与其它基质的上转换发光纳米粒子比较发光性质,和将其应用于昆明鼠全身和淋巴的上转换发光成像,以及昆明鼠淋巴的X射线造影断层扫描(CT)成像,证明了LiLuF4是一种优良的上转换发光基质材料和X射线阻挡材料。
  2.具有高效发光共振能量转移的铱配合物修饰上转换发光纳米粒子用于纯水中氰根阴离子的检测应用
  利用疏水疏水相互作用的方法,合成了由NaYF4: Yb3+/Ho3+上转换发光纳米粒子、两亲性聚合物和氰根阴离子(CN-)响应的金属铱配合物组成的纳米复合结构。这种复合结构材料基于上转换发光纳米粒子与配合物之间高效的发光共振能量转移(LRET)过程,实现对CN-响应时具有颜色变化和上转换发光变化的输出信号,能高选择性的检测纯水中的氰根阴离子。
  3.核蛋黄壳(Yolk-shell)纳米复合结构的合成及汞离子检测应用
  蛋黄壳(Yolk-shell)纳米复合结构由可换的内核、有孔的外壳和在之间的空腔组成,具有广泛的应用价值。我们探索了以二氧化硅为壳、具有蛋黄壳(Yolk-shell)结构的磁性和发光纳米复合结构的合成方法。所合成的具有磁性核的Yolk-shell纳米复合结构经N719染料负载,可用于汞离子的检测和分离。

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