论文摘要
生物荧光成像是唯一能够获取生物活体组织细胞和分子水平信息的生物医学成像方法。上转换荧光纳米材料作为荧光探针,与有机荧光探针相比,荧光显示周期长;与量子点荧光探针相比,激发上转换荧光的光波为红外光,因此在生物组织中穿透深度大,产生背景光小,且不易造成生物组织光损伤。核磁共振成像技术具有成像深度大,清晰度好的优点,但也有其局限性,即只能显示较大的组织器官,无法显示细胞结构和亚细胞结构;将两种成像技术结合起来具有十分重要的意义。本文以开发具有上转换荧光探针和核磁共振增强试剂双功能纳米材料为背景,系统研究了(Gd1-xYx)2O3:Er3+,Yb3+纳米粒子的制备与上转换特性。为了控制产物的形貌和分散性,我们使用三种工艺制备了（Gd1-xYx）2O3:Er3+,Yb3+纳米粒子。透射电镜观察结果表明,热溶剂法合成的样品颗粒之间连成簇状,粒度分布不均,在800℃煅烧下的样品粒度分布在2060nm之间;溶胶-凝胶法合成的样品颗粒之间团聚成块状,在800℃煅烧下的样品粒度分布在40200nm之间;高分子网络凝胶法合成的样品的分散性优于另两种工艺,粒子连成薄片状,在800℃煅烧下的样品粒度分布在2530nm之间。上转换荧光测试结果表明,热溶剂法在水相中残留大量稀土离子,合成的样品成分不易控制。计算结果表明,热溶剂法产率约为65%,而另两种方法产率近100%。制备了不同基质成分和离子掺杂浓度的纳米粒子。XRD结果表明,Gd2O3和Y2O3可以无限固溶,Er3+、Yb3+和Li+也都可掺入到基质材料的晶格当中而不改变物相组成。上转换荧光光谱结果表明,随着基质成分中Y含量的增加,材料的上转换效率提高,当Y含量达到80mol%时,上转换效率最高;随着激活离子Er3+掺杂浓度的提高,材料的上转换效率提高,当Er3+浓度达到0.8mol%时,上转换效率最高;掺入6mol%的Li+,可以有效增强上转换发光,对红光增强约为5倍,对绿光增强约为10倍。FT-IR结果表明,Li+的掺入可减少粒子表面对OH-和CO32-的吸附,从而提高材料的上转换效率。在不同煅烧温度下和不同煅烧气氛中制备了纳米粒子。XRD结果表明,提高煅烧温度可使样品的粒度增大,增加粒子中有效激活离子的比例,从而提高材料的上转换性能。上转换荧光光谱结果表明,在600900℃范围内,随着煅烧温度的提高,上转换效率提高。低于900℃的煅烧温度不易使材料中产生氧空位,煅烧温度达到1000℃时,材料易于产生氧空位,在一定程度上提高了材料的上转换效率。FT-IR结果表明,提高煅烧温度,可有效减少材料表面吸附的OH-和CO32-,从而提高材料的上转换效率。