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所在地： 杭州
更新時間：2024-10-27 15:30:23
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油溶性上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，油酸修飾
上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒在成像及生物應用
上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料相對有機染料和量子點相比,，具有很多特殊的優(yōu)點,，如高的化學穩(wěn)定性、優(yōu)異的光穩(wěn)定性,、窄帶隙發(fā)射,，另外在近紅外激光激發(fā)下具有較強的組織穿透能力、對生物組織無損傷,、無背景熒光的干擾,，在生物醫(yī)學等方面有著廣泛的應用前景,。盡管上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的基礎研究已有多年,，但在生命科學研究中的應用還比較少，主要是上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料可控合成和表面修飾等因素,。直到近幾年來,，隨著納米技術(shù)和生物技術(shù)的發(fā)展，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在生物醫(yī)學等各方面得到廣泛的應用,，主要在以下幾個方面：
上轉(zhuǎn)換納米顆粒優(yōu)異的特性,，如發(fā)射峰尖銳(大半峰寬，F(xiàn)WHM <12 nm),，熒光壽命長(~ms),，優(yōu)異的耐光性、無光閃爍,、沒有生物體的自體熒光,，組織穿透能力強和成像過程中組織損傷小。上轉(zhuǎn)換納米探針被廣泛的應用在生物成像中,，包括小動物體內(nèi)成像,，腫瘤靶向成像，淋巴顯像,，血管成像,、CT 成像和核磁成像等等。同時也被應用在各種生物模型中研究,，包括細菌,，C.線蟲，小鼠，兔,，甚至植物,。對細菌和 C.線蟲，細胞成像適用于執(zhí)行其體內(nèi)成像研究,。
上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料由于沒有背景熒光的干擾,，具有很高的成像靈敏度。2006年,，Lim *將 50~150 nm 的 Y2O3:Yb/Er 上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料用于線蟲的培養(yǎng)(C. elegans),，并對線蟲的腸做了成像分析。用 980 nm 激光作為激發(fā)光源,，可以清晰的看到上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在線蟲體內(nèi)的分布,，如圖所示 。但是這些發(fā)光納米材料的尺寸比較大,，并且表面沒有合適的官能團修飾,，在細胞和動物水平成像很難得到進一步的發(fā)展。
2008 年,，Prasad 等報道了注射 Na YF4:Yb,Tm (78:20:2%)上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料(直徑在 20~30 nm)的 Balb/C 小鼠的活體成像,，如圖 所示，在 975 nm 激發(fā)下上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料具有很強的熒光,，材料從尾靜脈注射后主要富集在肝臟等部位,，沒有背景熒光的干擾，從而明顯突出上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在生物成像上的優(yōu)勢,。
同時基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的成像技術(shù)在生物醫(yī)學中也得到迅猛的發(fā)展,。新加坡國立大學 Zhang[73, 74]等合成了硅包裹的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料用于細胞成像的熒光標記物，并且作為細胞示蹤成像試劑,，將標記的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料通過尾靜脈注射到小鼠體內(nèi),，觀察到在小鼠的耳血管中發(fā)現(xiàn)有上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的信號。Hilderbrand 等報道了表面 PEG 修飾的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料用于小鼠的血管成像,。近 Kobayashi 等報道了 PEG 修飾的 Na YF4:Yb,Er 和 Na YF4:Yb,Tm 兩種上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料用于淋巴循環(huán)成像,。由于材料的尺寸和表面修飾等原因，納米材料在淋巴結(jié)部位富集量比較少,。Xu 等將 CEA8 抗體偶聯(lián)到硅烷包裹的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的表面用來特異性標記癌胚抗原表達的 Hela 細胞,，并進行成像復旦大學 Li 課題組將對αvβ3 整合素受體高表達的 RGD 共價鍵偶聯(lián)到上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的表面，在活體水平上實現(xiàn)了對 U87 腫瘤細胞的靶向,，并且沒有自發(fā)熒光的干擾,，具有較高的組織穿透能力。
2：生物檢測
近年來,，基于熒光能量共振轉(zhuǎn)移(FRET)原理的化學生物傳感器在生物醫(yī)學等領(lǐng)域中得到了廣泛的應用,。當給體與受體滿足一定的條件,，就可以實現(xiàn) FRET，在檢測中發(fā)揮了重要的作用,。上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料屬于熒光材料中的一種,，具有相類似的性質(zhì)。將上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒與金屬納米粒子(如 Au 納米顆粒)或者與有機熒光基團偶聯(lián)后就可以實現(xiàn)他們之間的
FRET,，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料作為給體,，而熒光基團或 Au 納米顆粒作為受體，就可以設計高靈敏度的化學傳感器用于生物分子檢測,。2005 年 Li 課題組早開展基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的 FRET 用于生物檢測所示,，生物素(biotin)連接的上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米顆粒作為能量給體(donors)，而金納米粒子作為能量受體(acceptors),。當親和素(avidin)將 Au 納米粒子和上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米粒子相連時,，就會導致上轉(zhuǎn)換材料的熒光淬滅，淬滅的程度會隨著發(fā)光納米材料表面連接 Au 納米粒子的數(shù)目增多而增加,，由此來檢測 avidin 的濃度,。
3：基于上轉(zhuǎn)換熒光的多模態(tài)成像
隨著生物成像技術(shù)的發(fā)展，單一的成像模式已不再滿足需求,，亟需發(fā)展多模態(tài)成像技術(shù),。上轉(zhuǎn)換熒光成像沒有背景熒光的干擾，具有很高的成像靈敏度,，同時在近紅外光激發(fā)下具有較強的組織穿透能力,，在生物醫(yī)學成像中發(fā)揮了重要的優(yōu)勢，但是其成像所需要的時間比較長,。而傳統(tǒng)的下轉(zhuǎn)換熒光成像如量子點和有機染料在成像時，具有嚴重的光漂白現(xiàn)象,，需要高能量的紫外光激發(fā),，組織穿透能力差，還有本身較強的自發(fā)熒光干擾等缺點,，成像靈敏度低,，但是具有很高的熒光量子產(chǎn)率、發(fā)射光譜可調(diào),、并且成像所需要的時間短等優(yōu)點在光學成像中同樣發(fā)揮重要的作用,。磁共振成像(MRI)主要是斷層掃描，分為 T1 和 T2 效應,，具有很強的組織穿透能力,，但是成像的靈敏度較低。近發(fā)展起來的還有 CT 成像,、PET-SPET
成像等新型的成像方式,。下面將以上轉(zhuǎn)換熒光成像為基礎,，結(jié)合其他成像方式做一簡單的總結(jié)。
4：新型的癌癥光動力治療
納米材料由于具有很大的比表面積,，可以作為藥物輸送載體,。運用兩親性高分子修飾上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料，在納米材料和親水端之間的疏水層可以吸附一些化學藥物如阿霉素(DOX)再在其表面連接上一些靶向的基團如葉酸(FA),，可以實現(xiàn)靶向性的藥物輸送,。同時中間的疏水層也可以吸附一些光敏分子實現(xiàn)新型的光動力治療。光動力治療是指一些藥物(光敏分子)
在光照的條件下將吸附在周圍的的氧轉(zhuǎn)化為單線態(tài)氧或者是活性氧自由基,，從而殺死腫瘤細胞,。該方法大的優(yōu)點是不會對病灶周圍的組織造成損傷，毒副作用較小,。許多課題組開展了基于上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料在光動力治療方面的研究,。 Zn PC 吸附在上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的表面，然后在 980 nm 激光照射下通過FRET 的方式將上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米晶的能量轉(zhuǎn)移到
Zn PC 分子上,，產(chǎn)生大量的單線態(tài)氧或活性氧自由基,，在細胞水平上實現(xiàn)了光動力治療，如圖 所示,。同樣我們課題組也開展類似的工作,，將光敏分子 Ce6 吸附在上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的表面，如圖 所示,，在激光的照射下同樣也能產(chǎn)生大量的單線態(tài)氧,，通過瘤內(nèi)注射的方式在活體水平上有效抑制了腫瘤的生長。
5：上轉(zhuǎn)換納米顆粒用于腫瘤藥物治療
上轉(zhuǎn)換納米顆粒的光學特性以及其尖銳且可調(diào)節(jié)的發(fā)射峰讓上轉(zhuǎn)換納米顆粒成
為藥物傳遞和藥物治療的重要載體,。它的特殊功能使他能克服傳統(tǒng)探針所面臨的各種問題,，實現(xiàn)多樣化治療。
近年來,，稀土上轉(zhuǎn)換納米探針已經(jīng)被用于診斷治療的研究中,，其中上轉(zhuǎn)換納米探
針的發(fā)射峰可以作為光學信號研究，用來準確的確定診斷部位以及藥物到達診部位所需要的時間,，以準確的定位發(fā)病部位和藥物治療所需要的時間,，這就是所謂的“影像引導治療”。憑借上轉(zhuǎn)換納米探針優(yōu)異的組織滲透能力和優(yōu)良的生物相容性,，上轉(zhuǎn)換發(fā)光介導的治療中,，利用其紫外光和可見光來進行診療比較常見。在各種治療技術(shù),，光動力學療法(PDT)和光熱力學療法(PTT)以其無輻射和優(yōu)異的生物相容性,，并且接近傳統(tǒng)的化療和放療而被看好。在上轉(zhuǎn)換納米顆粒本身的治療機制的基礎上,。還可以用上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像來引導光動力學療法和光熱力學療法,。
【新喬生物銷售的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料目錄簡介】：
稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒英文簡稱:UCNPS
產(chǎn)品可選擇的近紅外激發(fā)波長：700nm-1200nm
可提供的Upconversion Luminescence Nanoparticles Material產(chǎn)品名稱：
SiO2包覆的稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒,，發(fā)射波長：紅、綠,、藍可選,，顆粒直徑：50-100nm
PEG修飾的稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，發(fā)射波長：紅,、綠,、藍可選，顆粒直徑：30-60nm
油溶性稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒,，發(fā)射波長：紅,、綠、藍可選,，顆粒直徑：30-60nm
產(chǎn)品定價：
1：SiO2包覆稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒,，波長：紅、綠,、藍可選,，顆粒直徑：50-100nm
2: PEG修飾的稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒，波長：紅,、綠,、藍可選，顆粒直徑：30-60nm
3: 油溶性稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒,，發(fā)射波長：紅,、綠、藍可選,，顆粒直徑：30-60nm
4:活性基團修飾的PEG稀土摻雜的上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒：
UCNPS-PEG-NH2
UCNPS-PEG-COOH
UCNPS-PEG-Biotin
UCNPS-PEG-NHS
UCNPS-PEG-Alkyl
UCNPS-PEG-N3
油溶性上轉(zhuǎn)換熒光納米顆粒,，油酸修飾
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