基于NIR-Ⅱ区成像的多功能稀土Gd基纳米探针的构建、性能调控及应用研究

论文摘要

过去的十几年里,多功能纳米材料被广泛地用作生物探针应用于肿瘤的高效诊断和有效治疗的研究中。集光学、磁共振（Magnetic Resonance,MR）成像等多模态成像和光热治疗（Photothermal Therapy,PTT）等有效治疗于一体的诊疗一体化多功能纳米材料由于在纳米医学方面具有广阔的应用前景,而成为其中的研究热点之一。此外,近年来,与传统的稀土荧光探针相比,在近红外二区（NIR-Ⅱ）窗口具有荧光发射的稀土荧光探针,以其高的组织穿透深度、低的自发荧光、高的成像灵敏度和空间分辨率等优点为光学成像技术的发展开辟了一个新的领域,推动了其在肿瘤的早期检测和诊断中的应用,而备受研究者的关注。因此,设计一种基于NIR-Ⅱ区荧光成像的多功能诊疗一体化的新型纳米探针具有重要的意义。基于此,本文以稀土Gd基纳米材料为研究对象,旨在构建集NIR-Ⅱ荧光和X-射线/MR多模态成像与治疗于一体的多功能纳米材料。主要研究内容和结果如下:（1）我们成功地合成了具有yolk-shell结构的六角相Nd3+掺杂GdPO4纳米探针,并对其形貌、结构和性能进行了表征和检测,研究了Nd3+掺杂的量和颗粒尺寸对NIR-Ⅱ区发光性能的影响。结果显示,该纳米探针在808 nm激光激发下,具有优良的NIR-Ⅱ区荧光发射,当掺Nd3+量为2%时GdPO4样品的NIR-Ⅱ区荧光发射强度最佳。（2）我们进一步将GdPO4:2%Nd3+探针应用于NIR-Ⅱ区荧光和X射线双模态成像,研究了其pH响应的药物释放性能。结果显示该探针主要聚集在小鼠的肝脏和脾脏中。另外,X射线成像结果显示,所开发的GdPO4:Nd3+探针比医用的碘海醇造影剂具有更好的X射线成像造影效果。并且GdPO4:Nd3+探针还可用于DOX药物的加载和pH响应释放,这预示着GdPO4:Nd3+探针在肿瘤靶向药物治疗中具有潜在的应用。（3）我们成功合成了Fe3O4@PDA@NaGdF4:Yb/Er多功能复合纳米材料。该材料具有优异的磁性质和较强的双元T1/T2加权MR成像性质,并且在808 nm激光激发下,该材料的光热转换效果优良,这预示着其具有应用于体内MR成像和光热治疗肿瘤的潜能。此外,我们还成功的将其应用于小鼠体内的NIR-Ⅱ区荧光成像。因此,我们所构建的Fe3O4@PDA@NaGdF4:Yb/Er复合纳米材料能够实现双模MR和NIR-Ⅱ荧光成像,并在磁靶向引导的光热治疗肿瘤方面具有潜在的应用。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
•   1.1 稀土荧光材料的简介
•   1.2 稀土荧光材料在近红外二区的应用与研究现状
•   1.3 基于稀土荧光成像的多模式生物诊疗探针
•   1.4 pH响应型药物输送和光热治疗的简介
•     1.4.1 pH响应型药物输送
•     1.4.2 光热治疗
•   1.5 选题依据和主要研究内容
•     1.5.1 选题依据
•     1.5.2 主要的研究内容
• 3+掺杂yolk-shell结构GdPO₄纳米探针的可控合成及光致荧光性质的研究'>第二章 Nd³⁺掺杂yolk-shell结构GdPO₄纳米探针的可控合成及光致荧光性质的研究
•   2.1 引言
• 3+掺杂蛋yolk-shell结构GdPO₄纳米探针的制备与表征'>  2.2 Nd³⁺掺杂蛋yolk-shell结构GdPO₄纳米探针的制备与表征
•     2.2.1 实验试剂
• 3+掺杂Gd（OH）CO₃前驱的制备'>    2.2.2 单分散性的Nd³⁺掺杂Gd（OH）CO₃前驱的制备
• 3+掺杂GdPO₄纳米探针的制备'>    2.2.3 Nd³⁺掺杂GdPO₄纳米探针的制备
•     2.2.4 样品的性能和结构表征
•   2.3 实验结果与分析
•     2.3.1 所制备样品的晶相与形貌结构
• 3+掺杂GdPO₄纳米探针的光学性质'>    2.3.2 Nd³⁺掺杂GdPO₄纳米探针的光学性质
• 3+掺杂GdPO₄纳米探针的表面性质'>    2.3.3 Nd³⁺掺杂GdPO₄纳米探针的表面性质
•   2.4 本章小结
• 3+掺杂yolk-shell结构GdPO₄纳米探针的双模态成像及pH值响应释药'>第三章 Nd³⁺掺杂yolk-shell结构GdPO₄纳米探针的双模态成像及pH值响应释药
•   3.1 引言
•   3.2 实验部分
•     3.2.1 实验试剂
• 4:2%Nd³⁺探针的NIR-Ⅱ区生物活体成像测试'>    3.2.2 GdPO₄:2%Nd³⁺探针的NIR-Ⅱ区生物活体成像测试
• 4:2%Nd³⁺探针体内外的X射线成像测试'>    3.2.3 GdPO₄:2%Nd³⁺探针体内外的X射线成像测试
•     3.2.4 DOX药物的加载和pH响应释放研究
•     3.2.5 样品的体内毒性测试
•   3.3 实验结果与分析
• 4:2%Nd³⁺探针的NIR-Ⅱ区生物活体成像'>    3.3.1 GdPO₄:2%Nd³⁺探针的NIR-Ⅱ区生物活体成像
• 4:2%Nd³⁺探针体内外的X射线成像'>    3.3.2 GdPO₄:2%Nd³⁺探针体内外的X射线成像
•     3.3.3 DOX药物的加载和pH响应释放效果
•     3.3.4 样品的体内毒性分析
•   3.4 本章小结
• 3O₄@PDA@NaGdF₄的合成及其性能的研究'>第四章 多功能复合纳米材料Fe₃O₄@PDA@NaGdF₄的合成及其性能的研究
•   4.1 引言
• 3O₄@PDA@NaGdF₄纳米颗粒的制备、表征和性能研究'>  4.2 Fe₃O₄@PDA@NaGdF₄纳米颗粒的制备、表征和性能研究
•     4.2.1 实验试剂
• 3O₄纳米颗粒的制备'>    4.2.2 水溶性的Fe₃O₄纳米颗粒的制备
• 3O₄@PDA纳米材料的颗粒的合成'>    4.2.3 Fe₃O₄@PDA纳米材料的颗粒的合成
• 3O₄@PDA@Gd（OH）CO₃:Yb/Er纳米材料的合成'>    4.2.4 Fe₃O₄@PDA@Gd（OH）CO₃:Yb/Er纳米材料的合成
• 3O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的合成'>    4.2.5 Fe₃O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的合成
• 3O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的结构和荧光、磁、光热性能表征'>    4.2.6 Fe₃O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的结构和荧光、磁、光热性能表征
• 3O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的体外双T₂/T₂成像'>    4.2.7 Fe₃O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的体外双T₂/T₂成像
• 3O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的体内NIR-Ⅱ区荧光成像'>    4.2.8 Fe₃O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的体内NIR-Ⅱ区荧光成像
•   4.3 实验结果与分析
•     4.3.1 所合成样品的形貌结构
• 3O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的磁性质和体外双T₁/T₂成像'>    4.3.2 Fe₃O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的磁性质和体外双T₁/T₂成像
• 3O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的光热效果'>    4.3.3 Fe₃O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的光热效果
• 3O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的荧光特性和体内NIR-Ⅱ区荧光成像'>    4.3.4 Fe₃O₄@PDA@NaGdF₄:Yb/Er纳米材料的荧光特性和体内NIR-Ⅱ区荧光成像
•   4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
•   5.1 总结
•   5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 硕士期间发表的论文

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 杨秋桦

导师: 曾松军

关键词: 区荧光成像,多模态成像,光热治疗,诊疗一体化

来源: 湖南师范大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,医药卫生科技

专业: 生物学,化学,生物医学工程

单位: 湖南师范大学

分类号: O657.3;R318

总页数: 75

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