优化稀土上转换纳米材料发光的方法

稀土上转换纳米材料(Upconversion Nanoparticles,UCNPs)可将近红外光转换为可见光,其发光性能优异、化学性质稳定、激发光能有效避免自荧光,因此在生物医学领域应用广泛。但UCNPs的低发光效率限制了其进一步发展。本文综述了近年来研究较多的几种优化稀土上转换纳米材料发光的方法,主要包括调整基质材料和掺杂离子、过渡金属离子与镧系离子共掺杂、引入协同敏化剂减少热效应、有机染料与UCNPs协同作用以及金属表面等离子体共振增强法等。文中分别论述了上述方法的最新研究进展,并总结了这些方法目前存在的问题,指出上转换发光领域的研发重点:一是着重分析各种优化发光方法的作用机理,提出更加完备清晰的理论体系;二是探索更容易被生物体降解的UCNPs,使其副作用降到最低。     

稀土掺杂氟化物纳米材料的上转换发光特征及其生物应用

稀土掺杂氟化物纳米材料由于具有低的声子能,可以获得较高的上转换发光效率,使其在太阳能电池、生物医学、光电子学、信息等领域有着广泛而重要的应用前景。本文就当前稀土氟化物上转换纳米材料的改性、光性能研究,以及在生物检测,生物成像标记,免疫分析,疾病治疗方面的最新研究进展做一综述,并对上转换纳米颗粒在生物应用过程中存在的主要问题进行了讨论。     

稀土上转换发光纳米材料的防伪安全应用

与有机荧光染料、量子点等传统发光材料相比,稀土上转换发光纳米材料(UCNPs)具有反斯托克斯位移大、发光谱带多且狭窄、荧光寿命长、光化稳定性高、无光闪烁和光漂白等独特优势,将其与图形编码、防伪印刷技术结合可获得难以仿冒的隐形荧光图案,这已经成为防伪安全领域的应用研究热点.本文首先介绍了UCNPs的上转换发光机理及其合成...     

稀土离子掺杂的AgLa(WO4)2枝状纳米材料的合成与上转换发光性质

通过无模板的水热方法合成了AgLa(WO4)2树枝状纳米晶,没有表面活性剂等模板的介入,使反应变得简捷、绿色和经济. 综合利用多种测试手段对所得材料进行了表征,如X-射线粉末衍射,扫描电子显微镜,透射电子显微镜等,并根据实验结果的分析提出了扩散限制生长（DLA,diffusion-limited aggregation）模型. AgLa(WO4)2树枝状纳米晶可以作为稀土离子掺杂的主体材料,这种掺杂稀土离子（Yb3+, Er3+, Tm3+）的纳米晶在980 nm激光激发下展示丰富的上转换发光颜色. 根据上转换光谱详细研究了AgLa(WO4)2:RE3+树枝状纳米晶在980 nm激光激发下的上转换发光性质和发光机理.     

基于能量转移的稀土上转换发光复合体系检测过氧亚硝酸根

采用热分解法制备得到核壳双层结构的稀土上转换发光纳米粒子(UCNP)。通过表面活性剂的软模板法制备了SiO₂包覆的蛋黄-壳(yolk-shell)结构稀土纳米粒子YSUCNP,介孔SiO₂包裹层赋予稀土纳米粒子YSUCNP亲水性。利用荧光探针NOF2功能化稀土纳米粒子YSUCNP,得到具有过氧亚硝酸根(ONOO-)响应能力的复合检测体系YSUCNP-NOF2。该体系能够在纯水体系中实现发光能量转移的ONOO-上转换发光检测。利用稀土上转换纳米材料的近红外激发优势,在细胞层次实现了ONOO-的上转换发光成像检测。     

上转换纳米材料：机制、合成和生物应用

上转换纳米粒子具有独特的反斯托克斯发光特性,可以将长波长的光转化为短波长的光。由于其出色的光物理特性,如较大的斯托克斯位移、较低的自发荧光背景、长时间稳定的发光、抗光漂白以及较高的生物穿透深度等,上转换纳米材料被广泛应用于生物成像、药物治疗、生物检测等领域。本文首先介绍了上转换纳米材料的发光机制和合成方法,然后总结了上转换纳米材料在生物成像、药物治疗、生物检测领域的最新应用,并介绍了课题组近年来在这些领域取得的进展。最后,展望了上转换纳米材料在生物医学领域的应用和发展趋势。     

基于上转换发光的碳量子点制备及应用研究

碳量子点具有易制备、低毒性、化学惰性高、荧光特性稳定等特点,和其他碳纳米材料(如富勒烯、碳纳米管和石墨烯等)一样引起了研究者的广泛关注。本文将从碳量子点的合成、特性、改性和应用等方面进行阐述,并对其受长波长光激发后可发出短波长光的这一上转换发光特性进行重点综述,为今后碳量子点的合成、改性以及应用提供一定的参考。     

稀土氟化物上转换荧光增强及应用

稀土氟化物上转换纳米材料具有化学稳定性高、反斯托克位移大、无光漂白、荧光寿命长、发光谱带窄和穿透深度深等优点,在荧光成像和光热疗、传感器、太阳能电池及防伪技术等领域具有广泛的应用前景,是一种极具发展潜力的荧光材料。然而该类材料在实际应用时还存在有荧光效率低、吸收截面小等亟待解决的瓶颈问题。针对以上问题,本文系统阐述了离子共掺杂、核壳结构、表面等离子耦合、光子晶体、宽频敏化和热效应等增强稀土氟化物上转换荧光的方法及其近年的研究进展。并在此基础上,总结了近年来荧光增强稀土氟化物上转换纳米材料在生物成像和光热疗、生物传感、太阳能电池及防伪技术等领域的应用研究现状。最后,分析了稀土氟化物UCNPs目前仍存在的不足,并对将来的发展方向进行了展望。     

二氧化锆纳米材料中三价铒离子的上转换发光

用共沉淀法制备了铒离子掺杂的二氧化锆纳米材料, 并对它的结构、颗粒的大小和声子能量进行了表征. 用980 nm激光二极管和F-4500荧光光谱仪仪测量了两种样品的上转换发射光谱, 观察到强的绿色发射和弱的红色发射并对这种发射现象的原因进行了分析.     

稀土上转换纳米发光材料研究进展

上转换纳米发光材料(UCNPs)是一种能在长波长光激发下发出短波长光的发光材料.在较多的研究中UCNPs在980 nm红外光激发下,能发出不同颜色的可见光,可以显著提高信噪比,所以UCNPs在三维立体显示、上转换激光器、红外探测、防伪识别、生物检测等诸多领域都具有广阔的应用前景.从稀土上转换纳米发光材料的基质和稀土离子及其光学性能方面概述了近几年稀土上转换纳米发光材料的研究进展.     

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

通过水热法,以油酸和两亲性聚乙烯吡咯烷酮(PVP)为协同表面配体,一步水热合成水溶性稀土上转换发光纳米材料(NaYF4:20％ Yb 1％ Tm).稀土纳米粒径尺寸平均为16 nm,在水溶液中稳定单分散,具有较强上转换发光.具有较低的细胞毒性,可用于上转换发光细胞成像.并进一步用于活体淋巴结显像,表现出高的信噪比.     

基于共价有机框架材料的纳米体系在生物医学中的应用

共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs)材料是通过动态共价化学法合成的一种高度有序的多孔晶态有机聚合物.COFs材料具有密度低、比表面积大、孔隙度可调、合成路线简单多样、功能单元和结构可设计、表面及孔道易功能化、物理化学稳定性高等主要特征,在分子吸附与分离、储能、光电、传感、催化...     

Surface modification of hydrophobic NaYF_4:Yb,Er upconversion nanophosphors and their applications for immunoassay

β-NaYF4:Yb,Er upconversion nanophosphor (UCNP) is known as one of the most efficient NIR-to-visible upconversion materials, which shows great potential in bioanalytical chemistry and bioimaging. However, its applications are greatly limited due to its low water dispersibility and thus poor biocompatibility. In this paper, poly(acrylic acid) (PAA)-based ligand exchange strategies are carried out to modify oleic acid-capped hydrophobic β-NaYF4:Yb,Er UCNPs into hydrophilic ones. After efficient surface modific...     

以上转换纳米颗粒和光动力疗法为基础的肿瘤联合治疗研究进展

光动力疗法作为一种非侵入性治疗手段已广泛应用于肿瘤的临床治疗。然而其疗效却深受紫外-可见光组织穿透深度的限制。镧系掺杂上转换纳米颗粒可以将近红外光转换为紫外-可见光,被广泛用于与传统光敏剂结合实现更为高效的光动力治疗。近年来,以上转换纳米颗粒和光动力疗法为基础的肿瘤联合治疗研究备受关注,本文重点介绍了该领域的最新研究进展,并对其未来发展方向作出了展望。     

稀土发光配合物在水溶液中的组装及生物成像研究

稀土配合物具有较窄的f-f跃迁光谱带、较长的荧光寿命及较大的Stokes位移等独特的发光性质,同时其优异的顺磁性,赋予其在生物检测、疾病诊断及生物学活动研究中的重要应用价值.然而,稀土配合物大多水溶解性差,且荧光容易被环境中水分子O-H键的热振动淬灭等,极大地限制了其在水溶液及生物体系中的应用.近年来有研究表明,将稀土...     

Gold Nanorod–Photosensitizer Complex Obtained by Layer‐by‐Layer Method for Photodynamic/Photothermal Therapy In Vitro

Gold nanorod (GNR)–photosensitizer (PS) complex was prepared using anionic PS (sodium salt of purpurin‐18) and cationic poly(allylamine hydrochloride) by layer‐by‐layer method, and was characterized by transmission electron microscopy, UV‐vis spectroscopy, and zeta potential. The GNR–PS complex is a promising agent for synergistic (photothermal and photodynamic) therapy (PTT/PDT), in which PTT generates heat as well as operates the PS release which maximize the following PDT activity. The combined dual therapy, PTT followed by PDT, exhibits a significantly higher photocytotoxicity result based on synergistic effect of hyperthermia from PTT as well as singlet oxygen photogeneration from PDT.     

基于发光共振能量转移的比率型上转换荧光纳米探针检测次硝酸

次硝酸（Nitroxyl,HNO）由一氧化氮（NO）经单电子还原和质子化作用产生,在生理和病理过程中都有着重要作用.本工作构建了一种基于发光共振能量转移（Luminescence resonance energy transfer,LRET）的比率型上转换纳米探针用于检测生物体系中HNO含量.该探针以上转换纳米颗粒（Upconversion nanoparticles,UCNPs）为能量供体,有机染料Fl-TP为能量受体构建.Fl-TP能特异性识别HNO并与之反应生成Fl-HNO,Fl-HNO在400～500 nm处具有明显的吸收峰,与UCNPs的蓝色发射光谱重叠,从而发生LRET过程.随着HNO浓度增加,Fl-HNO的荧光强度（F_{525 nm}）逐渐增强,UCNPs的荧光强度（F_{480 nm}）逐渐下降,比率信号（F_{525 nm}/F_{480 nm}）逐渐增加,并与HNO浓度对数呈良好的线性关系,该探针的线性检测范围为3～100 μmol·L^－1,检出限23.4 nmol·L^－1.实验结果表明该比率探针特异性强,灵敏度高,并可成功实现在活细胞和生物组织中HNO的检测.     

Gold Nanoparticles for Cancer Theranostics

Gold nanoparticles have seen unprecedented development in the biomedical field, particularly for cancer therapy. They have received extensive attention because of their easy preparation, functionalization, biocompatibility, non‐cytotoxicity, and detectability. Functionalized gold nanoparticles can be applied in the fields of drug and gene delivery, photothermal therapy, and bioimaging. This review introduces methods for preparing various shapes of gold nanoparticles and describes their current applications in the field of cancer treatment. Moreover, the review presents the development routes and current issues of gold nanoparticles in clinical theranostics.     

上转换荧光纳米材料的水溶性修饰

近红外激发/可见或近红外发射的上转换荧光纳米材料在近十年得到了迅速的发展,其在生物领域如生物检测、荧光成像、光动力治疗和药物运输等方面有着广泛的应用。目前利用油酸、油胺等作为表面活性剂,采用高温热分解法、高温共沉淀法、溶剂热法等都能合成粒径均一、发光较强、在环己烷等非极性溶剂中分散性很好的上转换荧光纳米颗粒,但此类方法合成的纳米粒子表面包覆了一层憎水的油酸或油胺分子,需要进行表面修饰,使其在水相分散后才能进行后续的生物应用。现阶段憎水相转亲水相的修饰方法主要有配体交换、配体氧化、两亲配体包覆、二氧化硅包覆等,本文将对这些表面修饰的方法逐一进行介绍并对比其优缺点。