功能纳米材料在肿瘤光学治疗中的应用量子点

宽发射谱
光漂白
窄发射带宽 发光易调控 高光学稳定性 毒性强 闪烁发光
光学稳定性好 毒性低
没有背景荧光干扰
对组织损害小

量子产率低
3 基于UCNPs的光能疗法
光动力学治疗
光热力学治疗
3.1 UCNPs光动力学治疗癌症
1、调节掺杂元素及改变上转换纳米材料的结构 2、合成磁性的上转换荧光纳米微粒 3、光动力学治疗可以与癌症的其它治疗方法结合
1
UCNPs组成及其性质
1.1 组成及晶体结构
上转换纳米颗粒（UCNPS）：无机基质+稀土掺杂离子（发光中心+敏化剂）
NaYF4:Yb3+/Er3+上转换荧光纳米晶是目前已知的上转换效率最高的上转 换荧光材料。 3+ a.发光中心： Er
（均匀分立的能级+较长的亚稳态寿命） 敏化剂： Yb3+ （对激发光吸收能力较强，将能量传给发光中心）
具有修饰功能基团的亲水UC纳米颗粒的制备方法和相应表面分子
配体加工 配体吸引
表面聚合
双电层聚集
其中，硅包覆法因方法成熟、生物相容性好、有大量可以用于连接 生物功能分子的官能团而最常用。
1.5 细胞毒性
目前细胞体外培养、动物活体实验均表明稀土掺杂的UCNPs有较好的 生物相容性，但仍需进一步研究以确证
b.
c. 基质： NaYF4
特定波长范围内有较好的透光性 较低声子能 化学稳定性好 合适的晶格场
1.2 Yb3+-Er3+上转换荧光机理图
2
3
1
1
2
1.3 光学性质
发射峰窄 光学稳定性好 寿命长
光色可调：掺杂物种、掺杂比例（浓度）、掺杂位置、基质类型、
混色方式
1.4 表面修饰
ຫໍສະໝຸດ Baidu
在Yb/Er掺杂稀土氟化物 颗粒纳米颗粒浓度为 800ug/ml的环境下培养 人类咽炎上皮癌KB细胞 20小时后，测得细胞活 性没有根本性的改变
2 上转换纳米发光材料 Vs 传统发光材料
有机荧光染料 量子点
消光系数大 高量子产率
上转换纳米颗粒
发射峰窄 发光易调控
NIR激发得到可见光 NIR组织穿透性强
Upconversion Luminescence
肿瘤细胞的恶性生长需要新生血管为其提供充足的营养物质。 处于血管生成前期的微小肿瘤病灶可释放多种 血管生成因子,诱导宿主毛细血管内皮细胞增殖、迁移和形成新的血管, 一旦新生血管长入肿瘤组织, 肿瘤细胞的增殖速度将由线性方式转为指数方式,而且新生血管生成还为 肿瘤细胞提供了转移通路 ;因此,抑制肿瘤诱导的新生血管生成是防治肿瘤的有效策略。研究显示,新 生血管生成过程所依赖的血管内皮细胞增殖、迁移和侵袭过程。 均受到细胞粘附受体的调控,整合素α_vβ_3受体在其中发挥重要作用。整 合素α_vβ_3受体为一跨膜异二聚体糖蛋白复合物,主要表达于增殖的血管 内皮细胞上,在正常的血管上仅少量表达,该受体主要介导内皮细胞间
In vivo 654nm upconversion fluorescence monitoring during thermal therapy
4 结论与展望
稀土上转换荧光纳米材料具有光化学稳定性好、发射谱带窄、发光 寿命长、Stokes 位移大、生物毒性小、组织穿透能力好、对细胞或生 物组织的损伤小、几乎没有背景荧光等优点，有望成为活体荧光成像 的优良探针材料． 但是对稀土上转换荧光纳米材料的研究仍存在许多问题需要进一步 解决： 首先，目前制备稀土上转换荧光纳米材料的条件都比较苛刻，反应 温度较高、时间较长、制得的纳米材料荧光量子产率非常低、并且生 物相容性差．因此，获得粒径小且均匀、荧光量子产率高、生物相容 性好的稀土上转换荧光纳米材料的制备方法有待改进． 其次，开发多功能的稀土上转换荧光纳米材料，使其可以同时用做 活体动物荧光成像和磁共振成像的探针材料，实现在细胞水平对活体 动物进行整体分析、检测以及治疗等都是未来重要的发展方向．
3 USNPs光热治疗癌症
实现癌症治疗中靶向诊断、治疗、监控一体化
3.1 多功能UCNPs颗粒制备
3.2 过程与方法
Fig. 6 In vivo fluorescence imaging of tumor (indicates with false color). Red color represents emission at 700 nm which comes from tissue autofluorescence; green color represents fluorescence which emitted by ICG.
多功能上转换纳米探针在肿瘤光学治疗中的应用
Multifunctional Upconversion Nanoprobe for
phototherapies of cancer
姓名：陈平平 日期：2014/11/13
简介
上转换发光是在长波长光的（通常是红外光）激发下发射 短波长光（紫外或可见光）的现象 , 其发光机理是基于双 光子或多光子过程，也称为反斯托克斯过程。 最早发现于上世纪六十年代中期（因量子产率极低且当时 没有高能激发光源未引起注意；之后激光器的广泛使用引 起上转换研究的热潮） 迄今为止，上转换纳米材料（UCNPs）主要是指掺杂稀土 元素的固体化合物，利用稀土离子存在着丰富的能级结构 以及较长的亚稳态寿命特性，可以吸收多个光子和能量转 移，将低能量光辐射转化为高能量光辐射，从而可以使人 眼看不到的红外光变为可见光。