功能纳米材料在肿瘤光学治疗中的应用量子点

多功能上转换纳米探针在肿瘤光学治疗中的应用,MultifunctionalUpconversionNanoprobeforphototherapiesofcancer,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。,UCNPs,UCNPs,UCNPs组成及其性质,1,1.1组成及晶体结构,UCNPs,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。,1.2Yb3+-Er3+上转换荧光机理图,UCNPs,3,1,2,2,1,1.3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,UCNPs,1.4表面修饰,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,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。,UCNPs,配体加工,表面聚合,配体吸引,双电层聚集,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,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,UCNPs,上转换纳米发光材料Vs传统发光材料,UCNPs,2,基于UCNPs的光能疗法,光动力学治疗光热力学治疗,3,UCNPs,3.1UCNPs光动力学治疗癌症,UCNPs,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,USNPs光热治疗癌症,3,UCNPs,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,UCNPs,3.2过程与方法,UCNPs,Fig.6Invivofluorescenceimagingoftumor(indicateswithfalsecolor).Redcolorrepresentsemissionat700nmwhichcomesfromtissueautofluorescence;greencolorrepresentsfluorescencewhichemittedbyICG.,Invivo654nmupconversionfluorescencemonitoringduringthermaltherapy,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,UCNPs,4,UpconversionLuminescence,谢谢！,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