上转换粒子辅助近红外光诱导反向原子转移自由基聚合

利用上转换粒子(UCP)能够将长波长的近红外光转换成短波长的紫外-可见光的特性,以UCP为内部光源、苯基双(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(BAPO)为引发剂,溴化铜(CuBr_(2))/N,N,N′,N″,N″-五甲基二乙三胺(PMDETA)为催化剂,在980 nm近红外光的辐照下,实现了近红外波段下的光诱导反向原子转移自由基聚合(ATRP)。通过调节聚合条件,对聚合过程及聚合机理进行了探究。结果表明:UCP辅助近红外光诱导反向ATRP适用于甲基丙烯酸甲酯(MMA)、丙烯酸甲酯(MA)以及苯乙烯(St)等单体,且具有活性聚合的特性,所得聚合物分子量可控、分子量分布较窄,且分子量随单体转化率的增大而线性增加。

低氧阻聚巯基-丙烯酸酯体系在上转换粒子辅助近红外光聚合中的应用

氧阻聚效应的存在导致自由基聚合体系表层固化不完全,影响材料综合性能。本文利用巯-烯聚合体系对氧气不敏感这一特点,克服上转换粒子辅助近红外光聚合(UCAP)中丙烯酸酯体系的氧阻聚效应。通过选用硫醇与(甲基)丙烯酸酯类单体,研究上转换粒子(UCPs)添加量、巯基单体结构及含量等对UCAP表层氧阻聚的影响。采用实时红外光谱表征(甲基)丙烯酸酯类单一体系和巯基-丙烯酸酯复配体系的UCAP聚合动力学。利用激光共聚焦显微拉曼成像光谱仪测定固化材料不同深度处的双键转化率。结果表明,当UCPs添加量为2.0wt%,二级硫醇PE-1与丙烯酸酯类单体EM2261组合,巯基官能团摩尔含量为50%时,UCAP聚合涂层的表层双键转化率可达82%,深层转化率超过90%,有效地降低了固化材料表层氧阻聚程度。

核壳结构上转换发光纳米粒子的合成及用于细胞色素C的检测

本工作合成了三层核壳结构的上转换发光纳米粒子,其中第一层是惰性核,第二层为发光层,为了增强上转换发光强度,又在表面包覆了第三层惰性壳层。该材料粒径均一、分散性良好,其发光层厚度约为2.4nm,惰性壳层厚度约为2.9nm。在其表面修饰了细胞色素C的适配体链及互补链,在适配体的3’端修饰了BHQ3基团,能够猝灭上转换纳米粒子在655nm波长处的发光。当细胞色素C存在时,适配体与细胞色素C结合从而离开其表面,使655nm处的发光恢复。在检测过程中,540nm处的发光强度不会发生变化,可以用作细胞色素C的比率荧光检测。结果表明,当细胞色素C浓度在5~80μmol/L范围时,发光信号恢复程度与细胞色素C浓度呈线性相关,相关系数为0.998,检出限为1μmol/L。所建立方法可为细胞色素C的荧光检测提供一种新的技术思路。

上转换粒子辅助近红外光热协同固化及其在涂层中的应用

为探究敏化剂掺杂量对上转换粒子辅助光聚合(UCAP)热效应的影响,并充分利用热效应提高能量利用率以及固化速率,制备了一系列不同敏化剂掺杂量的NaYF4:Yb^(3+)/Tm^(3+)上转换粒子(UCPs),并利用热成像仪监测体系温度,采用实时红外表征固化动力学。结果表明:随着敏化剂掺杂量的增加,UCAP热效应增强。通过在丙烯酸酯材料中添加光引发剂和热引发剂,构建了基于UCAP的光热协同固化体系。相较于UCAP体系,光热协同固化体系固化速率显著提高,由此制备的近红外光热协同固化涂层也具有更高的固化效率,所需的近红外光辐照剂量降低了30%。

多光子成像用上转换纳米粒子的单颗粒研究与应用进展

多光子成像具有零背景下可见光信号输出的优势,但传统多光子探针激发域值高、光稳定性差的问题使其在生物应用中受到限制。基于稀土上转换的无机纳米粒子可在相对较低的激发光功率密度下实现稳定的上转换发光,因而成为一种重要的多光子探针。随着成像技术的进步,对上转换纳米粒子的研究正在从聚集体形式向单颗粒水平发展。单颗粒研究上转换发光不仅有利于排除环境因素的干扰,并且呈现出一系列与聚集体研究不尽一致的理论成果。由于单颗粒研究平台更加接近于探针生物成像的工作环境,因此在这一水平下对上转换纳米粒子进行材料优化与物理机制分析更贴近实际应用。本文从多光子发光机制与材料出发,重点围绕着单颗粒水平下上转换纳米粒子近年来的研究成果与应用进展进行了综述,最后对其未来的研究方向进行了展望。

复合上转换纳米材料的制备及其性能研究的综合实验设计

基于水热法制备高分散纳米粒子NaYF_(4)∶Yb,Er纳米粒子,在其外层包覆介孔二氧化硅(MSN),并进一步修饰了聚多巴胺(PDA)和透明质酸(HA),制备出复合纳米微球UCNPs@MSN@PDA-HA,通过透射电镜(TEM)观测其结构和形貌。通过红外分析仪(FITR)和荧光光谱仪检测其组成和发光性能。结果表明,复合纳米微球具有良好的分散性和介孔结构,通过修饰不同材料后,仍具有良好的上转换发光效果。

掺杂上转换纳米粒子的温敏性发光水凝胶的制备及性能

采用水热法,以聚乙烯亚胺(PEI)为表面改性剂,合成了水分散性较好的上转换纳米粒子(UC@PEI NPs)。考察了溶剂组成、反应时间、PEI分子量与加入量对UC@PEI NPs发光强度的影响,并进行了表征。结果显示:V(H2O)∶V(EG)=1∶1,PEI(Mw=10000)加入量为1.2 g,并于200℃反应8 h为最优合成条件。随后在UC@PEI NPs、聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)存在下,丙烯酰胺、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺发生自由基聚合,制备复合水凝胶,采用SEM、拉伸试验机、发光光谱仪进行形貌、机械强度和发光温度响应性的表征。结果表明:该互穿网络结构复合水凝胶反复脱水溶胀后,材料保持完好,平均脱水率和溶胀率为81.18%和61.38%;应力作用下的应变量达到251.10%,机械强度为22.92 kPa;在980 nm近红外光激发下,当温度从20℃升至48℃时,540 nm处(Er3+,4S3/2→4I15/2)的发光强度减少42.64%,而当温度下降,发光强度可逆回升。说明该复合水凝胶具有可逆的上转换发光温度响应性,材料稳定性和拉伸性良好,并且有一定的机械强度。

基于上转换材料传感器在分析检测中的研究进展

上转换材料因其具有在不同光谱区域之间转换光的能力和特殊的光物理特性,克服了传统荧光材料的一些缺点,为高灵敏度的化学和生物传感器的构建提供了新思路,在分析检测领域引起了广泛关注。本文介绍了近年来利用上转换材料所构建的传感器,其中包含荧光共振能量转移型、辐射能量转移型和非能量转移型三类传感器及其应用于药物和生物活性分子分析测定的相关研究。同时,本文还对此类传感器的未来发展趋势进行了展望,其中上转换材料的制备尺寸以及传感器多功能设计的合理性及其生物稳定性是此类传感器未来发展的重要影响因素。

NaYF4:Yb/Er稀土上转换发光纳米粒子的可控合成

与传统的有机染料或者其它荧光纳米材料相比,稀土上转换材料具有稳定性好、毒性低、量子效率高、背景荧光干扰小、信噪比高等优点。开发出荧光效率高、粒径可控、生物相容性好的稀土上转换纳米材料引起了众多科研工作者的兴趣。

有机配体对NaBiF4:Yb3+/Er3+上转换纳米粒子形貌和发光性能的调控研究

本工作采用一锅溶剂热法分别制备了不同有机配体修饰的NaBiF4:Yb3+/Er3+上转换纳米粒子(UCNPs),并对其形貌和发光性能进行了研究。实验表明,有机配体的软模板和导向作用可调控UCNPs的粒径和形貌,且有机配体的缺陷钝化作用会使其发光增强。其中,以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和十六烷基三甲基氯化铵(CTAC)修饰的UCNPs的增强效果最为显著,强度大约增加了9倍。此外,本研究进一步考察了该UCNPs在不同的温度和pH条件下的发光强度的变化规律。结果表明,在30~90℃之间,其发光强度随着温度的升高而降低;在强酸和强碱环境中,其发光强度显著降低,而在pH为5~6时,其发光强度最大。

上转换纳米粒子结合DNA链式扩增技术在阿霉素光控释放中的应用

纳米技术的发展使得纳米材料可以通过不同的表面包覆和修饰而在生物医药中发挥应用。构建简单、经济、药物释放可控的生物相容性纳米药物仍是纳米生物化学领域的重点。我们构建的纳米载药体系(DDS)以Na YF4∶Yb/Tm上转换纳米粒子为载体,在其表面通过光致断键型小分子4,5-二甲氧基-2-硝基苯基乙酮(DMNPE)连接一段短单链DNA,利用DNA链式扩增技术(HCR)来调节纳米粒子最终修饰的双链DNA的总量,从而控制对抗癌药物阿霉素(Dox)的担载量,在980 nm激光照射下上转换纳米粒子发射可切断DMNPE连接的近紫外光,协同胞内DNA酶的作用达到对药物的可控释放。由于近红外光照对生物组织具有较好的穿透能力,此体系能够对病灶位置有更好的光靶向性从而减少药物的毒副作用。

上转换发光纳米粒子表面修饰及应用研究进展

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。

上转换纳米粒子在细胞检测及肿瘤靶向治疗中的应用进展

上转换纳米粒子(UCNPs)具有发光谱窄、发光强度高、不产生自体荧光与光漂白、粒子本身无毒等优点。将UCNPs与特定抗体相结合形成的抗体-UCNPs轭合物具有靶向性,作为新一代荧光探针用于细胞的靶向检测。改变UCNPs的成分,可使UCNPs作为一种纳米载体,搭载特定化疗药物对肿瘤病灶进行靶向治疗;同时UCNPs还具有光热治疗和光动力治疗的性能,对肿瘤组织具有良好的协同治疗效果。

镧系元素掺杂的高效率上转换纳米粒子的合成（英文）

上转换纳米粒子在近红外光激发下发射紫外/可见/近红外光,也称为反斯托克斯发射。这一独特的光学性质排除了来自于生物材料的背景荧光和散射光,为光学生物应用,如生物成像、光动力学治疗、药物输送等开辟了新的途径。为了实现更好的应用性能,在许多情况下需要高效率的镧系元素上转换纳米颗粒。一般来说,上转换纳米粒子的质量往往与其合成方法有关。在这篇综述中,我们将主要阐述上转换纳米粒子的各种合成过程,总结了几种获得高发光效率的上转换纳米粒子的有效途径。

基于上转换纳米粒子的低损伤神经界面技术

光遗传技术能够实现对特定类型神经元的高时间分辨调控。过去几年,光遗传技术在神经环路的结构与功能研究中得到了广泛应用,并且在神经疾病治疗领域具有良好的应用前景。目前光遗传常用光敏蛋白的激发波长位于可见光波段。可见光的组织穿透性差,很难通过组织外照射来调控动物大脑深部的神经元电活动,因此极大地限制了光遗传技术的应用。上转换纳米粒子可以将组织穿透性好的近红外光转换成可见光激活光敏蛋白,从而可以实现可见光的远程、低损伤递送。近几年来,基于上转换纳米粒子的光遗传技术得到了迅速发展。本文将总结基于上转换纳米粒子的光遗传技术的研究现状及技术瓶颈,并且结合柔性神经电极技术的发展,对构建可以同时调控与检测活体大脑电活动的低损伤、双向神经界面进行了展望。

808nm上转换纳米粒子的制备及荧光性能的研究

本文设计并合成了一种用808nm激发的增强上转换纳米发光材料,首先将Ca^2+掺杂到Yb/Tm:NaGdF4中,实验表明可以制备出尺寸较均一的纳米粒子。然后通过两步溶剂热法涂覆NaYF4:Nd/Yb,"核-壳"设计可在壳层中高浓度掺杂Nd^3+(50 mmol%),从而显着增强了活化剂的上转换发射。最后在最外层包覆了惰性层NaGdF4形成"核-壳-壳"结构稀土上转换纳米颗粒(UCNPs),发光强度明显大幅度提高增强了20多倍。为了改变纳米粒子的溶解性从油性到水溶性在其表面包覆了SiO2,这为其生物应用提供一种很好的条件。

基于NaYF4：Yb，Er上转换纳米粒子钔硝酸纤维素的SEB毒素荧光免疫分析

首先，采用水热法合成了以NaYF4为基质，Yb3＋为敏化剂，Yb3＋和Er3＋共掺杂的NaYF4：Yb，Er上转换纳米粒子，并采用改良的St6ber法将其表面包覆二氧化硅层，然后用硅烷化试剂进行氨基化修饰，最后以戊二醛为交联剂，将其与抗体成功结合，合成了抗体生物功能化的上转换纳米粒子。实验过程分别采用TEM、FT—IR等方式对其粒径、形貌、表面配体等进行了表征。最后，将与抗体分子与上转换纳米粒子成功结合，并将其作为荧光探针，以硝酸纤维素膜为介质，采用双抗体夹心式荧光免疫方法对SEB毒素进行了检测，实验表明，该方法简单快速，灵敏度高，非常适合于生物分子的荧光免疫分析。

Mn2+掺杂BaGdF5:Yb/Er上转换纳米粒子的制备及其表征

本文通过一锅法制备出聚乙二醇(PEG)稳定的Mn2+掺杂的BaGdF5:Yb/Er纳米粒子(NPs)。傅里叶变换红外光谱证明PEG被成功修饰在Mn2+掺杂的BaGdF5:Yb/Er纳米粒子表面。透射电镜(TEM)结果说明:逐渐增加Mn2+掺杂的含量,纳米粒子的尺寸大约从20 nm转变到10 nm;X射线衍射(XRD)证明Mn2+掺杂的含量X%(X=0,10,20,30,40,50)变化,纳米粒子的晶体结构并无明显变化;荧光光谱证明;Mn2+掺杂可以提高纳米粒子的上转换荧光强度。

上转换纳米粒子NaYF_4:Yb,Er的免疫荧光淬灭法测定中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白

采用上转换纳米粒子(UCP)NaYF+4:Yb,Er和量子点(QDs)CdTe分别标记中性粒细胞明胶酶相关载脂蛋白(NGAL)的两株抗体,标记抗体与NGAL通过免疫反应形成双抗夹心体,无须洗涤分离直接测定。结果表明:UCP在540nm处的荧光可有效淬灭。NGAL的质量浓度在40~750μg·L^(-1)内与UCP的光强比呈线性关系,检出限(3s/k)为23.3μg·L^(-1)。以空白样品为基体进行加标回收试验,所得回收率为94.6%~108%,测定值的相对标准偏差(n=6)为5.5%~9.1%。

稀土掺杂上转换纳米粒子的表面功能化修饰及其生物应用

稀土掺杂上转换纳米粒子(RED-UCNPs)作为一种新型高效的上转换发光纳米材料,具有反斯托克斯位移大,发射光谱窄、发光寿命长、材料毒性低等优点,已成为荧光标记、光动力学治疗、生物成像和构建生物传感器等领域的研究热点。然而,目前广泛使用的溶剂热法合成的RED-UCNPs生物相容性和亲水性差,而且不具备与生物分子之间相偶联的活性基团,因此对RED-UCNPs进行表面功能化修饰就显得格外重要。本文重点综述了RED-UCNPs的表面功能化修饰的类型及其应用现状,为RED-UCNPs的进一步研究开发和应用提供思路和参考依据。