基于能量转移的近红外长余辉纳米材料合成及性能研究

作     者：刘翔宇 

作者单位：喀什大学 

学位级别：硕士

导师姓名：阿不都卡德尔·阿不都克尤木（Abdukader Abdukayum）

授予年度：2024年

学科分类：081704[工学-应用化学] 07[理学] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 070205[理学-凝聚态物理] 070302[理学-分析化学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0703[理学-化学] 0702[理学-物理学] 

主      题：长余辉纳米颗粒 能量转移 光动力 光热 近红外Ⅱ区 

摘      要：随着时代的快速发展,人们的生活水平日益提高。同时健康问题也成为大家讨论的焦点,尤其是当前各种癌症、肿瘤病发率猛然上升,严重威胁着人们的生命财产安全。因此,对于肿瘤的治疗和诊断的研究仍具有较大的意义。针对肿瘤治疗,一直以来,人们通过各种方式去治疗癌症,常见的方法有手术、化疗、放疗等手段,虽然对癌症有一定的治疗效果,但对人类机体的损害也是显而易见的;而针对肿瘤诊断,近年来,荧光成像因其无创、廉价、可视化和显著的空间分辨率等优点而受到广泛关注。通过激发光源激发,荧光探针可发出可见光（400-700 nm）或近红外（700-1700 nm）的荧光,实时反映生物信息。但目前绝大数荧光探针的荧光位于可见光区和近红外I区（400-1000nm）,在组织穿透能力,信噪比和成像效果上还存在些许不足,这极大地限制了在生物领域的应用。因此,为了进一步去克服癌症这一难题,基于长余辉纳米颗粒（PLNPs）的纳米材料,在一定程度上得到了发展和认可。所以,本文立足于PLNPs,合成了一系列基于能量转移的近红外PLNPs,使其具备无需原位激发的“余辉光动力（PDT）疗法和更深组织穿透能力等优势。其中包括用于肿瘤治疗的复合纳米材料和用于肿瘤诊断的双波长发射的纳米探针,具体研究内容如下:（1）我们设计了一种复合纳米材料(LiGa4.99O8:Cr0.01/Ir O2,LGO:Cr/Ir O2),该材料由PLNPs(LiGa4.99O8:Cr0.01,LGO:Cr)与氧化铱纳米颗粒（Ir O2 NPs）共价结合的方式制备,具有近红外持续发光、“余辉PDT和光热（PTT）治疗功能。LGO:Cr/Ir O2不仅表现出719 nm的近红外持续发光和808nm照射下的PTT功能,而且由于持续的能量从LGO:Cr转移到Ir O2 NPs,无需原位激发就可以产生活性氧（ROS）,因此还表现出连续的“余辉PDT功能。这种多功能纳米材料的构建有望进一步促进PLNPs在肿瘤治疗中的应用。（2）我们设计了一种镧系离子掺杂基于能量转移的双波长发射的Zn3Ga2Ge2O10:Mn2+,Ho3+（ZGGO:Mn,Ho）PLNPs,并将其聚乙二醇（PEG）化,增加其水溶性,更好地用于生物成像。其中,掺杂离子Mn2+的发射峰位于近红外I区515 nm处,而Ho3+的发射峰位于近红外Ⅱ区1190 nm处。由于Mn2+的发射峰与Ho3+的吸收峰有部分重叠,这有望将Mn2+的部分能量转移至Ho3+上,进而使近红外Ⅱ区的Ho3+发光性能更加优异,从而实现更高的分辨率,更高的信噪比和更强的组织穿透能力,为近红外Ⅱ区窗口生物成像提供一个新思路。