上轉換熒光-表面增強拉曼散射雙模式納米光學探針及其活體成像研究.pdf

1、當前人類的生命和健康面臨著嚴峻的威脅，疾病已經成為人類死亡的重要原因，且隨著生存環(huán)境的惡化，各種疾病的發(fā)病率也開始逐年上升。隨著科學的進步，人們對疾病的發(fā)病機制的研究也更加深入了，已經開始從單分子、單基因水平來研究各種疾病了。為了滿足現(xiàn)代醫(yī)學發(fā)展的需求，當前的主要目標是發(fā)展定位更精確、靈敏度更高的診斷與分析技術。近幾十年來，分子影像技術得到了迅速的發(fā)展，已經被廣泛地用于疾病的診斷與治療。隨著生物成像技術的發(fā)展，單一成像模式已不能滿足現(xiàn)代

2、生物學、醫(yī)學的需求，所以發(fā)展雙模式或者多模式成像探針已經成為一種新的趨勢。由于熒光-表面增強拉曼散射（F-SERS）雙模式探針結合了熒光成像直觀、快速和表面增強拉曼光譜技術的多標記能力的優(yōu)勢，其在生物成像中具有巨大的應用潛力。已報道的F-SERS探針通常是選擇有機熒光染料或者量子點作為熒光材料。本論文首次提出了以980 nm近紅外光激發(fā)的上轉換納米粒子作為熒光材料的上轉換熒光（UCF）-SERS雙模式探針的概念，并將其應用于細胞成像和活

3、體成像。
　　本研究主要內容包括：⑴采用高溫熱分解法合成NaYF4:Yb,Er UCNPs，再通過多步反應合成了UCF-SERS探針，并對其結構進行了表征。UCF-SERS探針由三部分組成：二氧化硅包裹的NaYF4:Yb,Er UCNP，它是探針的熒光核心；原位生長在二氧化硅層上的銀納米粒子以及連接在它表面的不同種類的拉曼報告分子，二者共同生成探針的SERS信號；包裹在探針外的變性BSA，它提高了探針的穩(wěn)定性和生物相容性。⑵從紫外

4、、熒光、拉曼等方面對已合成的UCF-SERS探針進行了光學性質表征，并考察了探針在水溶液中的穩(wěn)定性。發(fā)現(xiàn)作為SERS基底的銀納米粒子能顯著增強UCNPs的熒光，使得雙模式探針具有了較高的熒光靈敏度。同時，選擇DTTC作為拉曼報告分子能產生強的SERS信號，滿足探針在細胞和深層組織檢測的要求。綜合考慮，選擇2 mM AgNO3制備的DTTC標記的UCF-SERS探針用于細胞及活體成像的研究。⑶選取了U87惡性膠質瘤細胞，LO2正常肝細胞和

5、MCF-7乳腺癌細胞這三種細胞作為研究對象，考察了UCF-SERS雙模式探針的細胞毒性，然后再將該探針應用于細胞成像與活體成像中。MCF-7細胞成像結果表明雙模式探針具有良好的UCF和SERS標記功能。由于UCF-SERS探針整合了UCNPs和SERS探針的強的組織穿透能力，該探針適合用于活體成像的研究。體外實驗表明，用980nm和785nm的近紅外光照射，分別可以在透過3mm和7mm的豬肉組織后檢測到該探針的UCF和SERS信號。此外