基于稀土上转换发光纳米材料的Yolk-shell复合结构合成及应用研究

Upconversion nanophosphors (UCNP) are considered as a new candidate as bio-imaging probes. In this project, we plan to fabricate UCNP-SiO2 Yolk-shell structure, followed by the introduction of nobel metal nanoparticles or magnetic nanoparticles to construct multifunctional upconversion heterostructures..The upconversion properties can be optimized by tuning the structure parameters in the heterostructure.Noble metal nanoparticles and magnetic nanoparticles will endow the heterostructures with CT and MRI imaging abilities. Combine the CT and MRI imaging, we can investigate the distribution and metabolization of these upconversion nanostructures.The UCNP-magnetic nanoparticle heterostructures can be also used as upconversion luminescent probes with magnetic separation ability, after loading organic probe molecules.

上转换发光纳米材料(UCNP)在生物成像领域有着广泛的应用前景。本项目计划合成UCNP-二氧化硅yolk-shell复合结构，并以此为基础设计合成UCNP-贵金属和UCNP-磁性纳米颗粒复合材料，发展以yolk-shell结构中的空腔作为纳米反应容器进行复合材料合成的通用方法。利用合成得到的复合材料，研究其上转换发光性质与材料结构参数之间的关系。考察这些复合材料的生物成像性能，利用CT、MRI等成像手段与上转换发光成像结果相结合，研究材料在生物体内的分布与代谢过程。对于UCNP-磁性纳米颗粒复合材料，还将通过探针分子的引入构筑具有磁分离性质的上转换发光探针。

上转换发光纳米材料（Upconversion nanophosphors, UCNP）由于其独特的长波激发短波发射特性在生物成像及检测等领域有着广泛的应用前景。本项目通过设计合成以UCNP为基础的纳米复合结构来实现功能性的生物成像及检测应用。经过三年的研究，本项目发展了一系列溶液相合成方法用于构筑上转换发光纳米结构，并通过引入功能性基团实现了多模式生物成像并初步研究了材料的生物代谢过程。此外，在引入对外界环境具有响应的化学计量小分子后，还成功构筑了基于能量转移的上转换发光检测探针，并在活体水平上实现了上转换发光检测成像。这些研究结果为相关发光纳米材料的生物应用提供了基础数据，并为活体水平上的检测成像提供了一种有力的工具。