基于稀土上转换材料（UCNPs）示踪载体的构建及肿瘤细胞生物学评价

Motivated by the characteristics of lymphocuteselective absorption system, the project will prepares, in a wet chemical way, a functional nanocrystalline carrier which can carry medicine and trace cell activity. The carrier mainly consists of NaGdF4 nanocrystalfluorenscent(UCNPs) made by hydrothermal method. It can realize tracing and loading via a well-established protocol and chemisorption and SiO2-Coated UCNPs. The study of the project consists of (1) the preparation of nanocrystalline of NaGdF4 with High-intensity fluorescent by adjusting the concentration of Yb3+ ions and using the LSS hydro-thermal method; (2)The coating of UCNPs with a thin layer of SiO2 via a typical Sto ¨ber method, to form core-shell nanoparticles. (3) The analysis of physical and chemical properties before and after carriersurface modification, and the relation between drug carrying ability and fluorescentintensity; (4) The study of cytocompatibility of rare earth nanocrystalline,and the observation of changes of fluorescent intensity and interactionbetween cell and nanocrystal for carrier entering cells. This project will not only reveal the mechanism of the interaction between the assembled elements, but also prepare nano-carriers with specific tracking ability. By using the methods of cytology and trace analysisand the characteristics of head and neck lymphatic cancer cell selectivity absorption, we will further explore the mechanism of the apoptosis of traces carrier to lymphocyte cell, in order to deepen the understanding of cell apoptosis, the important phenomenon of cell activities.

本项目根据淋巴细胞选择性吸收的特点，利用湿化学法制备集载药与示踪于一体的纳米功能载体。该载体以水热法制备的NaGdF4纳米荧光粉为主体，在此基础上，通过化学吸附法包覆SiO2，实现示踪与载药功能。研究内容：（1）以LSS水热合成法为基础，通过调节Yb的含量，制备出具有高强度荧光的纳米颗粒。（2）采用湿化学合成法将二氧化硅包覆在稀土纳米晶上。（3）研究该纳米载体表面修饰前后的理化性能及载药后发光强度的变化与载药量之间的关系。（4）研究该稀土纳米载体的细胞相容性，观察并研究该纳米载体进入细胞的荧光变化过程和作用机制。 本工作不仅会揭示各组装基元相互作用的本质和协同规律，制备具有一定示踪功能的载体体系，而且将进一步利用细胞生物学、示踪分析的方法和手段，结合头颈淋巴癌细胞选择性吸收的特点，探讨示踪药物载体对淋巴细胞的凋亡机制，深化对细胞凋亡这一重要细胞活动现象的理解。

本项目以稀土金属元素为原料，利用湿化学法制备稀土上转换发光材料，围绕稀土纳米晶材料开展了集载药与示踪于一体的纳米功能载体的研究，为无机稀土纳米载体材料在生物医学上的应用提供理论基础和方法。该载体以水热法制备的NaGdF4纳米晶为主体，在此基础上，选用β-环糊精改性NaYF4:Yb,Er UCNPs构建一种pH敏感型的纳米药物载体CD-NaYF4:Yb,Er，研究环糊精和稀土纳米结晶之间的主客体相互作用，对环糊精等多糖类化合物的载药性能进行了测试，获得了复合载体载药量与荧光性能之间的定量关系及药物释放动力学规律，初步实现示踪与载药功能。.研究内容：（1），采用LSS水热合成法，以蓖麻油酸为表面活性剂，成功制备形貌均匀、粒径较小、发光效率高、与水具有良好相亲性的β-NaGdF4:Yb,Er上转换纳米晶。通过对升温速率、反应温度、反应时间、蓖麻油酸和十八烯的比例等反应条件的研究，优化出合适的反应条件。所制备的β-NaGdF4:Yb,Er上转换纳米粒子形貌均匀、分散性好、粒径约为50nm。（2）利用反相胶束法对UCNPs进行了表面改性，得到了UCNPs@SiO2。实验表明改性后的UCNPs@SiO2相较于UCNPs也保持了良好的上转换发光稳定性。（3）研究该纳米载体表面修饰前后的理化性能及载药后发光强度的变化与载药量之间的关系,开展了基于β-环糊精改性上转换纳米颗粒用于pH刺激响应的纳米载药系统和细胞成像的研究，基于UCNPs和化合物1构建了一个可以在近红外光诱导下释放CO的一氧化碳释放体系UCNPs@SiO2-CORMs。UCNPs@SiO2-CORMs保持了良好的上转换发光性能，在980 nm激光（1.0 W cm-2）照射下的DMSO/D2O介质中的CO释放过程符合零级反应模型。（4）研究了该稀土纳米载体的细胞相容性，用HUVEC和L929两种细胞对该体系的毒性进行评价，试验表明该体系具有良好的生物相容性，在光照下也没有明显的光毒性。.本工作不仅初步揭示了各组装基元相互作用的协同规律，制备了具有一定示踪功能的载体体系，而且进一步利用细胞生物学、示踪分析的方法和手段，观察并研究该纳米载体进入细胞的荧光变化过程和作用机制，深化了对细胞凋亡这一重要细胞活动现象的理解。