新型稀土上转换纳米材料的生物医学应用

稀土上转换纳米材料(UCNP)是以一种遵循反Stokes定律的新型发光材料,具有发射光谱窄、稳定性好、发光强度高的光学特性,以及材料毒性低、荧光寿命长、抗光漂白能力强等化学性质。近年来,随着纳米技术的迅速发展,UCNP在各个领域发挥出重要作用,尤其在生物医学应用中。文章简单介绍了UCNP的构成,重点综述UCNP在生物传感、生物成像、肿瘤治疗等生物医学应用中的最新研究进展,并对其在生物医学领域的发展趋势进行展望。

核酸适配体功能化的稀土上转换纳米材料在生物检测中的应用

稀土上转换纳米材料可以吸收近红外光并发射出可见光或紫外光,在生物传感领域得到了广泛研究。核酸适配体能高特异性和高亲和性地与靶标物结合,被广泛应用于生物传感、疾病诊断等领域。将稀土上转换纳米材料与核酸适配体结合构建的检测体系,可实现对目标物灵敏、高选择性的检测。本文介绍了近几年核酸适配体功能化的稀土上转换纳米材料在生物小分子、蛋白质、核酸、病原微生物、细胞等方面的应用,并展望了其在分析检测领域的发展前景。

浅谈稀土上转换纳米材料的研究进展

我国拥有全球较大比重的稀土资源,利用稀土资源可制备长余辉发光纳米材料,应用于纺织工业、医疗救治、药物研制、物理化学研究、工业照明等领域,具有高效转化、吸收能量等优良性质。简单介绍稀土上转换纳米材料制备的基本方法及其功能的研究进展。

稀土掺杂上转换纳米材料在金属离子检测领域中的应用

重点综述了基于稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)构建荧光共振能量转移(FRET)体系或发光共振能量转移(LRET)体系来实现对金属离子定量分析检测的研究进展,并对REEs-UCNPs在生物医学、卫生分析和环境检测等领域应用的未来发展趋势进行了展望。

基于稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法探究

目的:基于荧光猝灭或增强机制,构建稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA直接对金属离子进行定量分析的方法,实现对金属离子快速、准确、灵敏检测。方法:通过溶剂热法制备出性能优良的稀土掺杂上转换纳米材料NaYF_(4):Yb,Er@TGA,并对其进行表征;通过测量14种常见的金属离子对NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度的影响,筛选能够引起NaYF_(4):Yb,Er@TGA荧光强度增强或下降,且与金属离子浓度呈线性关系的金属离子类型,进而建立检测新方法。结果:金属离子Mg^(2+)、Fe^(3+)分别在浓度范围为0~7.00μg/mL、0~6.00μg/mL与NaYF_(4):Yb,Er@TGA的荧光强度呈现良好的线性关系,其标准曲线方程的线性系数分别为0.9924、0.9982,检出限分别为1.79μg/mL、1.30μg/mL,加标回收率分别为95.5%~98.8%、92.5%~97.8%,方法相对标准偏差分别为4.05%、8.18%。结论:该方法检测限低、准确度较高、精密度较好,有望用于实际样品中Mg^(2+)、Fe^(3+)定量分析。

稀土上转换发光纳米材料的研究进展

综述了水热合成、三氟乙酸稀土盐热分解和液相共沉淀法制备疏水稀土上转换发光纳米材料(UCNPs)的最新进展;随后介绍了5种将疏水UCNPs转化成生物兼容的UCNPs的表面修饰方法;最后介绍了笔者课题组在UCNPs生物应用方面的研究进展,主要包括DNA纳米传感器、生物成像和生物系统发电。

稀土掺杂上转换发光纳米材料在有机光伏器件中的应用进展

稀土掺杂上转换发光纳米材料(UCNPs)是一种在近红外光激发下发出可见光的纳米材料,将UCNPs掺入有机光伏电池中,可以扩大有机光伏电池对太阳光谱的响应范围,提高有机光伏电池的光电转换效率。综述了UCNPs在染料敏化太阳能电池、聚合物太阳能电池中的应用进展,展望了该材料未来的研究方向。

稀土掺杂上转换纳米材料在农药残留检测中的应用

随着农药应用的日益广泛,农药残留对人群健康和环境污染带来的潜在危害日益凸显出来。由于农药残留具有残留量低,样品基底成分复杂等特点,因此,构建对农药残留进行灵敏、准确、稳定、简便、快速的微量甚至痕量检测方法已成为一个热点研究领域。稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)作为一种非常重要的具备反斯托克斯发光的稀土发光材料,化学稳定性和光稳定性好,具有发射峰窄、毒性低、量子产率高等显著优势。近些年来,用REEs-UCNPs作为荧光探针在分析检测领域备受关注。重点综述了基于REEs-UCNPs的免疫分析法和荧光分析法对农药残留进行检测的研究进展。以期为后续建立和发展灵敏、简单、快速以及低成本的农药残留检测方法提供思路,从而为人类健康、农业生产以及生态文明建设保驾护航。

稀土元素掺杂上转换纳米材料在卫生分析领域中的应用

稀土元素掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)作为新兴一代的荧光纳米探针,具备反斯托克斯发光的独特转换性质,具有光学/化学稳定性好、荧光寿命长、激发光生物组织穿透深度大,且对组织损伤小等显著优点,近年来在卫生分析领域的研究和应用获得了广泛的关注。本文重点综述了REEs-UCNPs对卫生样品中金属离子、有机小分子、激素、生物毒素、活性氧自由基和生物大分子等分析检测的最新研究成果及进展,展望了REEs-UCNPs进一步的研究开发及应用。

稀土掺杂的上转换纳米材料的生物毒性与其作用机制研究进展

稀土掺杂的上转换纳米材料(rare-earth-elements-doped upconversion nanoparticles,REEs-UCNPs)作为新兴一代的荧光纳米探针,具有独特而优异的反斯托克斯发光特点,与传统荧光材料相比,具有发光强度高、荧光寿命长、激发能量低、组织穿透能力强和生物相容性好等优点。近年来,REEs-UCNPs在生物医学、活体荧光成像、太阳能电池和卫生检测等领域应用日益广泛,其环境和人群暴露日益突出。随着纳米毒理学的深入研究,REEs-UCNPs的生物学毒性效应以及对环境和人类健康的影响逐渐被研究者关注,然而目前有关REEs-UCNPs的生物学毒性的报道较少。本文综述了近年来有关REEs-UCNPs在生物体内的吸收-分布-代谢-排泄、生物毒性、毒作用机制与影响因素等方面的研究进展,以期为REEs-UCNPs的进一步开发、应用和深入研究提供思路和参考依据。

NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+)稀土掺杂上转换纳米材料的制备与条件优化

利用溶剂热法制备油相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+),经“超声去油”后得到水相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+),并对稀土离子掺杂比例、反应温度、反应时间和油酸体积分数进行条件优化,通过X-射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)和分子荧光光谱仪(MFS)对其进行表征。结果表明,当稀土离子掺杂比例为NaYF_(4)∶25%Yb^(3+),0.3%Tm^(3+),反应时间为60 min,反应温度为300℃,油酸体积分数为20.6%时,合成的水相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+)为六方晶型结构,六边形两平面间的平均粒径大小约为50 nm,形貌均匀、尺寸均一、分散性良好,980 nm近红外光激发下,在452和478 nm处荧光强度最大,且发出明亮的蓝色荧光。水相NaYF_(4)∶Yb^(3+),Tm^(3+)的成功制备为其后续在细胞成像、生物传感以及检测方面的应用奠定了基础。

稀土上转换材料活体干细胞示踪技术的研究进展

干细胞治疗是组织修复重建的重要方法,但细胞活动与疗效间的关系缺乏实时精确且无创的验证手段。分子影像学可以为无创示踪提供重要的研究手段,其中稀土来源的上转换纳米材料(UCNP)具备强于常用造影剂的MRI、CT造影功能。本文就UCNP的发展历史、制备、示踪干细胞的研究现状和肿瘤相关研究的启示进行综述。

Yb^(3+)/Er^(3+)双掺杂的NaYF_(4)上转换纳米功能材料的制备与设计优化

为合成单分散、形貌尺寸均一、高上转换发光的稀土上转换纳米功能材料,本文以稀土氯化物为反应前驱体,采用溶剂热法合成Yb^(3+)/Er^(3+)双掺杂的NaYF_(4)上转换发光纳米材料,并对稀土元素掺杂比例、反应时间、反应温度、油酸体积分数等影响材料结构、形貌和发光性能的条件进行了优化。结果表明,最佳稀土元素掺杂比例为78%Y^(3+)∶20%Yb^(3+)∶2%Er^(3+),反应时间90 min,反应温度300℃,油酸体积分数15.5%。在最佳条件下,本研究合成的NaYF_(4)∶Yb^(3+),Er^(3+)纳米材料形貌呈六方晶型,直径约为30 nm,与标准卡片匹配良好;在980 nm近红外光激发下,该纳米材料在529 nm、542 nm以及657 nm处均可以观察到Er^(3+)的特征发射峰,且发射出明亮的绿色荧光。本研究为后续制备修饰有不同功能基团的NaYF_(4)∶Yb^(3+),Er^(3+)纳米材料及其应用奠定了基础。

稀土掺杂上转换纳米材料在兽药残留检测领域的应用

食品和环境中兽药残留问题时有发生,对人类健康构成很大的潜在威胁。随着人们对美好生活和同一健康的向往和不断追求,对微量甚至痕量兽药残留的分析检测已显得日益迫切和重要。因此,构建对兽药残留进行灵敏、准确、稳定、简便、快速检测的方法已成为一个热点研究领域。稀土掺杂上转换纳米材料(REEs-UCNPs)作为一种新兴的纳米荧光材料,具有独特的反斯托克斯发光性质,由于其具有荧光寿命长、光散射小、激发光生物组织穿透深度大且对组织损伤小等显著优点,在分析检测领域逐步凸显出巨大优势。本文重点介绍了基于REEs-UCNPs构建荧光共振能量转移核酸适配体传感器、磁性纳米颗粒结合核酸装配体传感器、荧光免疫探针以及现场快速检测等在兽药残留检测方面的研究进展,并对其应用前景进行了探讨和展望。

聚丙烯酸-NaGdF_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)纳米晶的合成及其性能研究

利用溶剂热法合成了稀土掺杂上转换纳米材料Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+),考察了稀土离子掺杂比例、反应时间、反应温度与氟离子掺杂浓度等实验条件对纳米材料的形貌、粒径、稳定性以及荧光强度的影响。通过配体交换法使聚丙烯酸(PAA)与材料表面疏水油酸分子交换,合成亲水性PAA-Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)纳米晶。通过X射线衍射、透射电镜、傅里叶红外光谱、Zeta电位对纳米晶进行表征。结果表明,在稀土离子掺杂比为Gd78%:Yb20%:Er2%,反应温度300℃,反应时间60 min,氟离子掺杂浓度2 mmol/L的条件下,合成的Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)呈标准六方相,单分散性良好,尺寸均一,直径约为25 nm;在980 nm近红外光激发下,在542 nm处发出明亮绿色光。PAA成功取代油酸修饰在Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)表面,PAA-Na Gd F_(4):Yb^(3+)/Er^(3+)纳米晶仍为六方晶型,分散性良好,尺寸约为45 nm,同样在542 nm处发出明亮绿色荧光。