具有协同表面配体的水溶性稀土上转换发光纳米材料用于活体淋巴结显像

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稀土上转换发光纳米材料的制备及其在生物医学成像中的应用

稀土上转换发光纳米材料的制备及其在生物医学成像中的应用一、本文概述随着科技的快速发展，稀土上转换发光纳米材料（Upconversion Luminescent Nanomaterials, UCNMs）因其在生物医学成像领域的独特优势，日益受到研究者们的关注。

本文旨在深入探讨稀土上转换发光纳米材料的制备方法，并系统阐述其在生物医学成像中的应用。

我们将从材料合成的角度出发，详细介绍不同制备方法的优缺点，以及如何通过优化制备过程来提高纳米材料的性能。

我们还将重点分析稀土上转换发光纳米材料在生物医学成像中的实际应用，包括其在细胞标记、活体成像以及疾病诊断等方面的最新研究进展。

通过本文的阐述，我们期望能够为读者提供一个全面、深入的视角，以理解稀土上转换发光纳米材料在生物医学成像领域的发展现状和未来趋势。

二、稀土上转换发光纳米材料的制备稀土上转换发光纳米材料，作为一种独特的纳米发光材料，其独特的发光性质使其在生物医学成像领域具有广阔的应用前景。

制备这种纳米材料的关键在于精确控制其组成、形貌和尺寸，以实现高效的上转换发光性能。

一般来说，稀土上转换发光纳米材料的制备主要包括以下几个步骤：选择合适的稀土离子作为发光中心，如Er³⁺、Tm³⁺、Ho³⁺等，这些离子具有丰富的能级结构和独特的发光特性。

选择合适的基质材料，如NaYF₄、NaLuF₄等，这些基质材料具有良好的化学稳定性和较高的声子能量，有利于实现高效的上转换发光。

在制备过程中，通常采用溶液法、热分解法、溶胶-凝胶法等化学方法来合成稀土上转换发光纳米材料。

其中，热分解法是一种常用的制备方法，它通过高温热解稀土离子的有机盐，得到高质量的纳米晶体。

为了进一步提高上转换发光性能，研究者还常常采用表面修饰、核壳结构等方法对纳米材料进行改性。

在制备过程中，还需要注意控制实验条件，如反应温度、反应时间、溶剂种类等，以实现对纳米材料形貌、尺寸和发光性能的有效调控。

纳米技术在活细胞成像中的应用

纳米技术在活细胞成像中的应用纳米技术是一种迅速发展的技术，它可以在纳米尺度下进行操作，对材料的性能和结构进行精确控制，因此在生物医学领域中也有着广泛的应用。

特别是在活细胞成像方面，纳米技术拥有独特的优势，可以实现对细胞内部过程的高分辨率实时监测与定量分析，对于深入理解生物学过程和疾病发生机制具有非常重要的意义。

纳米技术在活细胞成像中的应用主要有以下几个方面。

一、荧光探针及其修饰荧光分子是常用的成像探针，纳米技术可以把这些分子封装在纳米粒子内部，以保护它们的稳定性、增加它们的存活时间和生物活性。

同时，通过表面修饰或功能化，也可以实现高度针对性的细胞或信号靶向成像，如利用纳米荧光探针实现对癌细胞的标记和检测。

然而，应用荧光探针还存在成像分辨率低、对生物体组织有破坏以及荧光探针的局限性等问题。

二、磁性纳米粒子标记技术磁性纳米粒子被广泛应用于活细胞、組織和动物体内的生物成像，具有强磁响应度、好生物相容性和低毒性等优势。

磁性纳米粒子主要应用于磁共振成像、磁性活细胞标记和细胞操纵等方面。

利用这种技术，可以实现对单个细胞的追踪，如跟踪细胞在人工血管内的迁移过程，对细胞迁移的机制进行研究，为疾病诊断和治疗提供指导。

三、基于光学法的纳米成像技术基于光学法的纳米成像技术，主要应用于成像分辨率的提高和细胞内信号的可视化。

例如利用双光子激发荧光成像技术，实现对大型分子如蛋白质和DNA的成像，可以在活体组织下进行高分辨率、深度成像，并能扫描组成成像。

这种技术能获取更多信息量，深入揭示细胞信号传递、分化和发展的机制。

四、纳米探针与药物的联用纳米探针是一种小尺寸的探针，通常具有超大比表面积和强信号响应性能，在生物医学领域中被用于构建高效的成像探针和治疗载体。

与传统的单一功能药物相比，纳米药物可以达到多种治疗效果，具有更大的应用潜力。

纳米成像和纳米药物相结合能够实现对药物在活体内的精准追踪，为药物的研发和制造提供了一条新的途径。

稀土发光材料在生物医学中的应用

稀土发光材料在生物医学中的应用徐林娜;王国凤【摘要】镧系元素发光生物探针在过去的几十年中为生物医学领域做出了巨大的贡献,主要是因为稀土发光材料具有明显的优点,例如光化学性质稳定、几乎无光漂白现象、荧光信噪比较高、其激发光位于生物窗口区、有良好的穿透性、不伤害生物体、具有高的灵敏度等.正因为稀土发光材料在生物传感方面有着其他生物探针所没有的优势,使得它们为生物学家和医生工具箱添加了宝贵的技术手段.稀土材料的光学成像是满足现代生物分析和生物成像所需的各种技术的重要组成部分,所以其在生物荧光成像和医学诊断治疗领域展现了广阔的应用前景.本文对稀土材料的国内外研究现状和进展进行了综合分析和归纳整理.【期刊名称】《黑龙江大学自然科学学报》【年(卷),期】2019(036)003【总页数】9页(P304-312)【关键词】稀土离子;发光材料;生物应用【作者】徐林娜;王国凤【作者单位】黑龙江大学化学化工与材料学院功能无机材料化学教育部重点实验室,哈尔滨150080;黑龙江大学化学化工与材料学院功能无机材料化学教育部重点实验室,哈尔滨150080【正文语种】中文【中图分类】O614.330 引言随着科学技术的快速发展，越来越多的科研成果被广泛应用于人们的日常生活中。

稀土材料作为一种环境友好、性质优异的功能性新型材料越来越受到重视，并为人们所熟悉和使用。

稀土元素共有17种化学元素，包括镧系元素以及过渡金属钪和钇[1-5]。

由于稀土元素4f轨道电子的分布不同，所以其具有丰富的能级结构[6-7]。

稀土发光是稀土化合物突出的功能之一，发光材料的发光效率主要是由激发效率及功率、基质向激活剂能量传递效率、激活剂激发态能级电子辐射跃迁回到基态过程的效率等种种因素共同决定的。

稀土发光材料通过调整不同的镧系元素掺杂剂和主体基质来调节其发光性能，而镧系元素离子掺杂的发光材料具有高量子产率、低光漂白、窄发射带、尤其是更长的发光寿命等特点[8-10]。

稀土上转换发光材料研究进展

稀土上转换发光材料研究进展作者：张晓君来源：《科技资讯》 2011年第27期张晓君(东北电力大学化学工程学院吉林省吉林市 132012)摘要:本文简要介绍了稀土上转换发光材料的研究进展,并对其作为生物分子荧光标记探针的应用进行了探讨。

关键词:上转换材料稀土研究进展中图分类号:O482 文献标识码:A 文章编号:1672-3791(2011)09(c)-0052-01稀土上转换发光材料是指材料吸收能量较低的光子时却能够发出较高能量的光子的材料,或者也可以说是受到某种光激发时,材料可以发射比激发光波长短的荧光材料。

由此可知,上转换发光的本质是一种反Stokes发光。

一般来说,稀土离子上转换发光所用介质是晶体或玻璃态物质,通过激发态吸收或者各种能量的传递过程,稀土离子被激发至高于泵浦光子能量的能级,向下跃迁而发射上转换荧光。

早在1959年,就已经出现了利用960nm的红外光激发多晶ZnS,观察到了525nm绿色发光的报道。

但由于早期最好的上转换材料的发光效率还不超过1‰,并且由于发光二极管的发射峰与上转换材料的激发峰匹配的不是特别理想,因此并没有达到实用化的水平。

1962年,上转换发光现象又在硒化物中得到了进一步的证实,红外辐射转换成可见光的效率达到了相当高的水平。

1966年,Auzel在研究钨酸镱钠玻璃时意外发现,当基质材料中掺入Yb3+离子时,Er3+、Ho3+和Tm3+离子在红外光激发时,可见发光几乎提高了两个数量级,由此正式提出了“上转换发光”的观点。

在此后的十几年内,上转换材料就发展成为了一种把红外光转变为可见光的有效材料,并且达到了实用的水平。

例如,上转换材料与发红外光的Si-GaAs发光二极管(LED)配合,能够得到绿光,其效率可以与GaP发光二极管媲美,这可以说是很大的突破。

它还可以用于各类半导体激光器的红外检测、红外发光二极管发射光跟踪、YAG等大型激光器的校对等。

20世纪90年代初,利用上转换材料实现激光输出获得了令人振奋的成果:不仅在低温下(液氮温度),于光纤中实现了激光运转,而且在室温下,在氟化物晶体中也成功地获得了激光运转,光-光转换效率超过了1%,高达1.4%,从而使红外激发上转换材料在显示、光计算和信息处理等领域显示了广泛的实用前景。

上转换发光纳米材料的制备及其在传感器中的应用

上转换发光纳米材料的制备及其在传感器中的应用上转换发光纳米材料由于其发光效率高、发光寿命长、发射峰窄、Stokes 位移大、化学稳定好、细胞毒性小、背景干扰小和几乎不存在光漂白等优点,被广泛用于离子和分子检测、生物标记、细胞成像及活体检测中。

与普通的下转换纳米材料相比,该上转换纳米材料是用低能量的近红外光激发,发射高能量的可见光,因此,对生物组织伤害小,而且穿透能力强,是理想的荧光材料。

本文以检测亚硝酸根为目的,建立了一种基于上转换发光的比率荧光法,提高了检测的准确度和灵敏度,并且在实际样品检测中得到了很好的应用。

第一章主要概述了上转换纳米粒子的发光机理、制备方法、表面功能化以及其在传感器方面的诸多应用。

第二章,我们通过高温法制备了NaYF4:Yb,Er上转换纳米粒子(UCNPs),由于表面有油酸覆盖,该纳米粒子只溶于环己烷,氯仿和甲苯等有机溶剂中。

因此,我们又采用配体交换法,用聚丙烯酸(PAA)替代表面的油酸,将其转化为水溶性。

同时我们通过改变掺杂离子,制备了发蓝光的NaYF4:Yb,Tm和发绿光的NaYF4:Yb，Ho。

最后通过透射电子显微镜、选区电子衍射、X射线粉末衍射仪、红外光谱仪以及荧光光谱仪对所合成的NaYF4:Yb,Er纳米颗粒进行表征,实验结果表明,所合成的上转换纳米粒子在水溶液中具有很好的分散性,发光效率高而且发光稳定好。

第三章,我们用所合成的NaYF4纳米颗粒作为探针,借助染料中性红和亚硝酸根之间的特异性反应,选择性打开NaYF4:Yb,Er位于539nm处的发射峰,而位于654nm处的发射峰保持不变,由此构建了一种比率荧光法快速准确地实现了亚硝酸根的定量分析。

结果表明I539/I654与亚硝酸根浓度在一定范围内呈线性关系,其最低检测线可以达到0.2ppm,并且实现了过程中从红色到橘黄色最后到绿色的多色调控。

另外,在自来水、湖水及肉制品等实际样品中亚硝酸盐的检测上也得到了令人满意的结果。

稀土上转换发光纳米材料

“稀土上转换发光纳米材料”资料合集目录一、稀土上转换发光纳米材料的应用二、稀土上转换发光纳米材料用于近红外光激发的光动力治疗联合肿瘤基因治疗的研究三、稀土上转换发光纳米材料用于小动物成像研究四、稀土上转换发光纳米材料及生物传感研究进展五、稀土上转换发光纳米材料的制备及生物医学应用研究进展六、稀土上转换发光纳米材料的制备及其在生物医学成像中的应用稀土上转换发光纳米材料的应用随着社会的快速发展，能源问题已成为全球关注的焦点。

太阳能作为一种清洁、可再生的能源，具有巨大的开发潜力。

有机太阳能电池作为一种新型的太阳能电池，因其独特的优点和潜在的应用前景，受到了广泛关注。

本文将对有机太阳能电池的研究现状与进展进行简要概述。

有机太阳能电池是一种利用有机材料制成光电转换器件的太阳能电池。

相较于传统的硅基太阳能电池，有机太阳能电池具有质量轻、可弯曲、制备工艺简单等优点。

同时，有机材料种类繁多，可选择性广，有助于实现低成本、高性能的太阳能电池制备。

目前，有机太阳能电池的研究主要集中在以下几个方面：材料设计：针对有机太阳能电池的光电转换效率、稳定性等性能指标，设计并合成新型有机材料是关键。

研究人员通过分子设计、材料掺杂等技术手段，不断提高有机材料的吸收能力、电荷传输性能和稳定性。

界面工程：界面结构对有机太阳能电池的性能具有重要影响。

研究人员通过优化电极界面、活性层与电极之间的界面结构，降低界面电阻，提高电荷的收集效率。

器件结构：器件结构是影响有机太阳能电池性能的重要因素之一。

目前常见的器件结构有单层结构、双层结构和多层结构等。

研究人员通过优化器件结构，提高光电转换效率和稳定性。

工艺优化：制备工艺对有机太阳能电池的性能和成本具有重要影响。

研究人员通过优化制备工艺，实现低成本、高效、大规模的制备。

近年来，有机太阳能电池的研究取得了显著进展。

在材料设计方面，新型有机材料不断涌现，光电转换效率得到了显著提升。

在界面工程和器件结构方面，通过优化设计，提高了电荷的传输和收集效率，同时降低了能量损失。

荧光上转换纳米材料在光动力学治疗癌症中的应用

荧光上转换纳米材料在光动力学治疗癌症中的应用郑晓鹏;田甘;谷战军【摘要】作为微创的光疗方法，光动力学治疗有着重要的临床价值。

近年来，荧光上转换纳米粒子（UCNPs）在光动力治疗领域脱颖而出。

在组织穿透能力强的近红外（NIR）光激发下，UCNPs可以发射高能量的可见光，通过能量共振转移激活周围的光敏剂（PS）分子产生单线态氧杀死癌细胞,达到治疗的效果。

基于UCNPs的光动力学疗法可以克服传统光动力疗法中光敏剂难输运，难靶向和难以治疗深层组织的缺点。

此外，UCNPs可以和其它诊疗分子相结合，达到协同治疗和诊疗一体化的目的。

本文综述了上转换纳米材料在癌症光动力学中的应用以及研究进展。

%The advent of nanoscience and nanotechnology offers unprecedented opportunities in nanomedicine, such as increas-ing therapeutic efficiency and decreasing undesired side effects in cancer treatment. Photodynamic therapy (PDT) is a non-invasive pho-totherapy-based method that is applied in the treatment of cancer and other diseases and has important clinical value. PDT can be com-bined with other therapies to realize the synergistic treatment. The emergence of up-conversion nanomaterials provides a fundamental method to solve the problem of photodynamic therapy of deep tumors. Moreover, the versatile preparation and surface modification methods facilitate the fine-tuning of the emission spectrum of up-conversion nanomaterials and the improvement of the photosensitiz-er's loading capacity. This study reviews the development in design and application of up-conversion nanomaterials for PDT of cancer.【期刊名称】《中国肿瘤临床》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】5页(P27-31)【关键词】癌症;上转换纳米材料;光动力学治疗【作者】郑晓鹏;田甘;谷战军【作者单位】中国科学院高能物理研究所中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室北京市100049; 中国科学院大学材料科学与光电技术学院;中国科学院高能物理研究所中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室北京市100049; 四川大学化学学院;中国科学院高能物理研究所中国科学院纳米生物效应与安全性重点实验室北京市100049【正文语种】中文1 引言光动力治疗癌症是现代癌症治疗的一种重要手段，具有微创性、不良反应小、靶向性高等优点［1-4］。

上转换发光纳米粒子表面修饰及应用研究进展

上转换发光纳米粒子表面修饰及应用研究进展梁紫璐;毕水莲;罗永文;王宗源【摘要】Because of upconversion fluorescent nanoparticles technology which is the fast, accurate and effi-cient detection of the harmful factors in the food, it has become a hot spot of food inspection detection technolo-gy. The surface modification and preparation methods of the upconverting nanoparticles have become the key to the application of the technology in food inspection. This paper reviewed synthesis method and the surface modi-fication of the upconverting nanoparticles, and the application of the surface modification of the upconverting nanoparticles in food inspection.%由于上转换发光纳米技术能够快速、准确、高效的检测食品中的危害因素,因此成为了食品安全检测技术研究的热点.上转换发光纳米粒子的合成与表面修饰是上转换发光纳米技术在食品安全检测中运用的关键.因此介绍上转换发光纳米粒子的合成方法和表面修饰,以及在食品安全检测中上转换发光纳米材料表面修饰的应用情况.【期刊名称】《食品研究与开发》【年(卷),期】2017(038)019【总页数】5页(P216-220)【关键词】上转换发光纳米技术;上转换发光纳米粒子;表面修饰;食品安全检测【作者】梁紫璐;毕水莲;罗永文;王宗源【作者单位】广东药科大学食品科学学院,广东中山528458;广东药科大学公共卫生学院,广东广州510006;广东药科大学食品科学学院,广东中山528458;华南农业大学兽医学院,广东广州510642;广东药科大学食品科学学院,广东中山528458【正文语种】中文Abstract：Because of upconversion fluorescent nanoparticles technology which is the fast，accurate and efficient detection of the harmful factors in the food，it has become a hot spot of food inspection detection technology.The surface modification and preparation methods of the upconverting nanoparticles have become the key to the application of the technology in food inspection.This paper reviewed synthesis method and the surface modification of the upconverting nanoparticles，and the application of the surface modification of the upconverting nanoparticlesin food inspection.Key words：upconversion fluorescent nanoparticles technology；upconverting nanoparticles； surface modification；food inspection上转换发光纳米材料（Upconverting Nanoparticles，UCNPs）是将长波长激发光转换成短波长发射光的新型荧光探针材料，具有独特的发光性质和良好的化学稳定性。

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ｓｍｐｅｒｌｄｓｅｓｄｉｔｒｗｉｖｒｇｉｅｏ６ｒａｌｓｗｅｅｗｅｌｉｐｒｅｎｗａｅｔａｅａｅｓｚｆ１ｉｈｍ．Ｔｅａｒｐｒｄｎｎｐｒｃｅｈｗｔｎｈｓｐｅａｅａｏａｉｌｓｓｏｓｒｇｔｏ
０引言
稀土ｆａｅＥｒ）：由镧系ｆＥｆ镧到镥素）Ｒｒａｔ：素ｈｘＲ）从钇和钪组成．独特的ｆ轨道结构决定了其特殊的发－光性质。因此稀土纳米发光材料具有优良的单色性、抗光漂白性、ｔｃｅ位移大和荧光寿命长等特性［１Ｓｏｋ：－４特别是稀土纳米材料具有独特的上转换发光性质．即吸收较低能量光子后发出较高能量光子．使其在
纳米材料用于活体淋巴结显像
高渊曹天野李富友
（复旦大学化学系先进材料实验室，海上２０３）０４３
摘要：通过水热法，油酸和两亲性聚乙烯吡咯烷酮（Ｖ）协同表面配体，步水热合成水溶性稀土上转换发光纳米材料以ＰＰ为一
ｕｃｎｅｓｎｌｍｉｅｃｎｅ（Ｃ）ｎｅｏｔｕｕａｅｅｃａｉｔ９０ｎＦｒｅｍｒ，ｅｒｎｒｒｄｔｐｏｖｒｏｕｎｓｅｃＵＬｕｄｒｃｎｉｏｓｗｖｘｉｔｎａ８ｍ．ｕｔｒｏｅｎａ－ｆｅｏｉｎｔｏｈｉａ
第２８卷第ｌ０期２１０２年ｌ０月
无机
化
学
学
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Ｖｌ８Ｎｏ１ｏ－．０２
２０４３２８ — ０４
ＣＮＳＲＹ
具有协同表面配体的水溶性稀土上转换发光
Ｋｅｒｓｒｒ－ａｔａｏｈｓｈｒ；ｐｏｖｒｉｎｌｍｉｅｃｎｅｙｒｔｅｍａｙｔｅｉ；ｔｒｓｌｂｅｌｍｐｏｅｉｇｎｙｗｏｄ：ａｅｅｒｎｎｐｏｐｏｓｕｃｎｅｓｏｕｎｓｅｃ；ｈｄｏｈｒｌｎｈｓｓｗａｅ－ｏｕｌ；ｙｈｎｄ－ｈｓ－ｍａｉｇ
ｎａ・ｎｒｒｄｕｃｎｅｓｏｕｎｓｅｃｐｉｇｔｅａｉａｙｌｍｐｏｅｗａｂｅｖｄｔｒｕｈＯＡＰＰ－ＮＰｅｒｉｆｅｐｏｖｒｉｎｌｍｉｅｃｎｅｍａｐｎｘｌｒ－ａｈｌｙｈｎｄｓｏｓｒｅｈｏｇ／Ｖ－ＵＣｓｗｉｉｈｓｇａ—ｏｎｉｅｒｔｆ２．ｔｈｇｉｎｌｔ．ｏｓａｉｏ８ｈｏ
关键词：稀土纳米材料；上转换发光；热合成；溶性；淋巴显像水水
中图分类号：６４３；６４３０１．０１．３２
文献标识码：Ａ
文章编号：１０ —８１０２１．０３００１４６（１）０２４ —６２
Ｗａｅ — ｏｕｅＵｐｃｎｖｒｉｎＮａｐｓｈＯｓｗｉｈＣｏｐｅａｉｅｔｒＳｌｂｌｏｅｓｏｎＯｈ０ｐｒｔｏｒｔｖＬｉａｇｎｄｓｆｒｉｉｏＬｙｐＮｏｍａｇｎｏｎｖｖｍｈｄｅＩｉｇ
度、穿透、生物组织无损伤以及无自发荧光等。深对且其链接靶向分子后．可以特异地标记肿瘤细胞和
ＧＡ０ＹｕａＣＡ０ａ。ＬＩＦｕＹｏｎＴｉｎＹｅ — ｎ
（ｅａｔｅｔｆＣｅｉｒＤｐｒｎｏｈｍｓｙ＆ＬｂｒｔｙｏＡｄａｃｄＭａｒｌＦｄｎＵｉｅｉ，ｈｎｈｉ０４３ＣｉａｍｔａｏａｒｎｅｔｉｓｕａｎｖｒｔＳａｇａ２０３，ｈｎ）ｏｆｖｅａ，ｓｙ
（ａ４２％Ｙ％Ｔ。稀土纳米粒径尺寸平均为１ｍ，水溶液中稳定单分散，有较强上转换发光。具有较低的细胞毒ＮＹＦ：０ｂ１ｍ）６ｎ在具
性，用于上转换发光细胞成像。并进一步用于活体淋巴结显像，现出高的信噪比。可表