上转换纳米晶/硫化铜复合纳米结构的化学合成与肿瘤细胞的多模态治疗

摘要

近年来，癌症已成为严重危害人类健康的头号致死病。开发近红外光引导的上转换荧光纳米颗粒(UCNPs)与半导体的核壳结构并将其用于针对肿瘤的光动力治疗、光热治疗和化疗等多模态治疗具有越来越深远的科学和现实意义。在半导体材料中，CuS纳米颗粒由于具有的较好的生物相容性，较低的合成成本，极好的光热转换效率而被广泛应用于针对癌症的光热治疗。然而，由于UCNPs与半导体的晶格差异大，UCNPs与半导体核壳结构的化学合成依然是一项挑战。目前，UCNPs@CuS核壳结构的合成多采用引入“中间层”二氧化硅层或其他非晶的结构以规避晶格不匹配的问题。但是，在UCNPs与CuS之间的中间层会影响二者的能量传递，不利于CuS催化活性氧物质的产生，影响其光热转换效率。
　　本论文利用气体硫化的方法合成了UCNPs@ZnS核壳结构用作UCNPs与CuS复合材料的合成中间产物。在UCNPs表面外延生长了一层非晶的AA-Zn[(OH)4]2-，转化为ZnS后，探究了半导体ZnS与UCNPs之间的能量传递和其产生羟基自由基的性质。
　　利用已经合成的UCNPs@ZnS作为模板，通过水热反应将壳层ZnS转化为ZnxCd1-xS合金，然后采用离子交换法合成了“蛋黄-蛋壳”结构的UCNPs@CuS(UCS)。实现了不利用“中间层”构建UCNPs与CuS的“蛋黄-蛋壳”结构，并对UCS的光学性质做了进一步研究。
　　在表面修饰后，对UCS光动力与光热治疗肿瘤细胞的协同效应进行了进一步研究并探索了其对肿瘤细胞的杀伤效果。结果显示，在近红外光照下，UCNPs可以通过荧光共振能量转移或者非辐射的方式为壳层CuS提供更多能量，不仅有利于壳层CuS材料催化水与氧气产生单线态氧，亦可提高其光热治疗效果。在针对肿瘤细胞的杀伤实验中，实现了光动力、光热针对肿瘤细胞的多模态治疗的效果。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1．1 硫化铜纳米颗粒的合成研究进展

1．1．2 硫化铜光热治疗在多模态治疗和诊疗一体化上的进展

1．2 上转换荧光纳米颗粒应用于光动力治疗的研究进展

1．2．2 上转换荧光纳米颗粒介入的光动力的研究进展

1．3 上转换荧光纳米颗粒／CuS的合成与光热研究

1．3．1 上转换荧光纳米颗粒／CuS的合成方法

1．3．2 上转换荧光纳米颗粒／CuS用于诊疗一体化的研究进展

1．4 论文选题意义及主要研究内容

第二章 上转换荧光纳米颗粒／ZnS纳米半导体异质结的合成及性质表征

2．2．2 近红外980 nm激发的上转换荧光纳米颗粒(UCNPs)的制备

2．2．4 UCNPs@ZnS核壳结构纳米颗粒的制备

2．2．7 相关表征及性质测试

2．3．1 UCNPs@ZnS核壳结构纳米颗粒的合成原理与设计依据

2．3．2 合成路线中纳粕匣子结构的形貌变化的表征

2．3．3 UCNPs@ZnS核壳结构纳米颗粒的晶相分析

2．3．4 UCNPs@ZnS核壳结构纳米颗粒的元素组成分析

2．3．5 UCNPs@ZnS核壳结构纳米颗粒的光学性质分析分析

2．3．6 羟基自由基测试结果

2．3．7 光活性实验结果

2．4 本章小结

第三章 上转换荧光纳米颗粒／CuS"蛋黄—蛋壳"纳米结构的合成及其结构表征

3．2．2 近红外808nm激发的上转换荧光纳米颗粒的合成

3．2．3 UCNPs@ZnS纳米结构的合成

3．3．1 UCNPs@CuS"蛋黄一蛋壳"纳米结构合成原理与设计依据

3．3．2 合成路线中纳米粒子结构的形貌变化

3．3．3 UCNPs@CuS"蛋黄一蛋壳"纳米结构与UCNPs@ZnxCd1-xS的物相表征

3．3．4 UCNPs@CuS"蛋黄一蛋壳"纳米结构的元素组成分析

3．3．5 合成路线中纳米粒子的光学性质变化

3．4 本章小结

第四章 上转换荧光纳米颗粒／CuS"蛋黄—蛋壳"纳米结构用于肿瘤细胞的治疗

4．2．2 UCS的表面修饰

4．2．5 单线态氧测试

4．3 结果与讨论

4．3．3 对照组空心硫化铜的相关表征

4．3．4 UCS的光热性质的表征

4．3．5 活性氧的检测结果

4．3．6 针对癌细胞的清除实验

4．4 本章小结

第五章 总结

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文