上转换纳米颗粒的制备与光学性质调控及光降解淀粉样蛋白聚集体应用研究

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上转换材料是一种具有反-Stockes效应的、能吸收近红外光而后发射出可见光的材料,由于其具备尖锐的发射峰、优良的发光稳定性和化学稳定性高、Stokes位移大、低生物毒性等优势迅速发展,至今已经在诸多领域都有应用。尤其在生物医学领域中有着极广泛的应用,如医学成像、光动力治疗和生物分子检测等,特别是在治疗阿尔茨海默病(AD)方面,引起研究者们广泛的关注。在本文中,采用热溶剂法制备Yb、Er共掺杂的上转换纳米颗粒——β-NaYF4:Yb/Er,随后进行了一些列的研究实验。主要研究内容与结果如下:1.首先,通过改变Yb3+的掺杂浓度来研究其对β-NaYF4:Yb/Er形貌尺寸及发光性能的影响;随后,研究了外在因素如激光器功率、自身浓度和酸碱对β-NaYF4:Yb/Er上转换荧光发光性能的影响。结果表明,随着Yb3+掺杂浓度的增加,β-NaYF4:Yb/Er的形貌从圆形转变成六边形;当Yb3+浓度从8%提高到98%时,粒径尺寸从42.5±8.6 nm增加至402.4±31.0 nm;当Yb3+掺杂浓度为18%时,β-NaYF4:Yb/Er具有最好的上转换发光性能。此外,β-NaYF4:Yb/Er的荧光强度具有功率和浓度依赖性;盐酸对β-NaYF4:Yb/Er的荧光强度有淬灭效应,而氢氧化钠具有一定的荧光强度增强效应。2.利用光动力治疗的原理来清除引起阿尔茨海默病(AD)的致病核心的淀粉样蛋白聚集体。首先,采用热溶剂法制备β-NaYF4:Yb/Er,随后在其表面进行SiO2修饰并在表面进行氨基化处理,然后利用EDC/NHS偶联剂将表面氨基与光敏化剂RB共价结合形成稳定的复合材料,最后在980 nm近红外激光器的照射下进行淀粉样蛋白原纤维的降解,结果表明,在980 nm近红外激光器照射下,β-NaYF4:Yb/Er@SiO2@RB可以产生活性氧自由基(单线态氧1O2),在浓度为100μg/mL的条件下,其可以有效的清除淀粉样蛋白原纤维聚集体。因此,在未来中,合理利用上转换纳米技术将是治疗AD的一种有效的方法。3.我们通过掺杂金属离子(Li+、Co2+和Cu2+)来提高β-NaYF4:Yb/Er的荧光强度,使其能更有效的产生ROS,从而更有效的降解淀粉样多肽聚集体;然后研究了2D材料(GO、MOS2、g-C3N4和BN)与β-NaYF4:Yb/Er荧光强度之间的光响应效应。结果表明,掺杂的Li+、Co2+和Cu2+都能取代某些离子或占据空隙位置从而改变局部晶体场,进而来提高其荧光发射强度。在三种金属离子中,Li+掺杂具有更好的荧光强度增强效果,当Li+掺杂浓度为10 mol%时,荧光强度提高了4.17倍;掺杂Co2+,β-NaYF4:Yb/Er粒径尺寸在一定程度上变小,当Co2+掺杂浓度为2 mol%时,荧光强度提高了2.68倍;掺杂Cu2+,β-NaYF4:Yb/Er的形貌、粒径尺寸和晶相结构皆发生改变,当Cu2+掺杂浓度为5 mol%时,荧光强度增强了2.15倍。此外,部分2D材料能有效的与β-NaYF4:Yb/Er产生光响应,且产生的光响应也是不同的。GO和MoS2对β-NaYF4:Yb/Er的荧光强度具有淬灭效应,g-C3N4对其有增强效应,而BN对其没有明显的影响。荧光增强后,功能化的上转换纳米颗粒能更有效的产生ROS,因此,将使得降解淀粉样多肽聚集体更加有效。
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