铽/铕掺杂纳米羟基磷灰石的形貌与荧光性能的研究

论文摘要

羟基磷灰石（Hydroxyapat ite,简称HA）是人体和动物硬组织（骨骼和牙齿）中主要的无机成份,具有优良的生物相容性、生物活性、可降解性和无免疫原性。近年来,无机基因载体已成为基因载体研究的热点,其中纳米HA由于其优良的生物医学性能深受人们的关注。但其进入细胞后的状态及作用机理仍不清楚,为了更直观检测纳米HA进入细胞后的状态,制备具有较强荧光性的铽或铕掺杂纳米HA显得尤其关键。本论文采用水热合成法制备具有较强荧光性的铽/铕掺杂纳米HA粉末,并研究了稀土掺杂量,pH值和水热时间等对铽/铕掺杂纳米HA晶体结构、形貌及荧光性能的影响,获得了如下的研究成果：（1）研究表明随着纳米Tb:HA颗粒中Tb含量由1mol%增到5mol%,颗粒形貌由短棒状转为不规则短棒状与针状,且荧光性能有显著增强。纳米Tb:HA颗粒在272nm紫外光的激发下,出现488nm.543nm.583nm和619nm等4个荧光发射峰,分别代表Tb3+离子的5D4-7F6、5D4-7F5、5D4-7F4和5D4-7F3跃迁,其中以5D4-7F5跃迁为主。（2）研究了pH值对纳米Tb:HA形貌与荧光性能影响,研究表明pH值由6.5增大到10.0时,纳米Tb:HA颗粒由长棒状颗粒向短棒状颗粒和等轴状颗粒转化,并出现针状和不规则颗粒。随着pH值的增大,纳米Tb:HA颗粒的荧光强度相应呈增大趋势。（3）研究了水热时间对纳米Tb:HA形貌与荧光性能影响,研究表明水热时间由3h延长到24h,纳米Tb:HA颗粒主要为短棒状和针状,颗粒长径比有减小趋势。随时间延长,颗粒中Tb实际掺入量由2.88mol%提高到2.97mol%,荧光强度也相应增强。（4）研究表明随着Eu掺入量由1mol%增到7.5mol%,纳米Eu：HA颗粒形貌由短棒状转为不规则短棒状与针状,荧光性能显著增强,出现了361nm.381nm和394nm左右3个特征激发峰,分别属于7F0-5D4、7F0-5G2和7F0-iL6跃迁,并在394nm波长的激发下,出现了2个特征荧光发射峰588nm（5D0-7F1）和613nm（5D0-7F2）,613nm为其最大荧光发射峰.（5）研究了pH值对纳米Eu:HA形貌与荧光性能影响,研究表明pH值由6.5增大到10.0,纳米Eu:HA颗粒由棒状颗粒向等轴状颗粒转化。纳米Eu:HA中Eu含量呈减小趋势,其荧光强度也随之呈微弱的降低趋势。（6）研究了水热时间对纳米Tb:HA形貌与荧光性能影响,研究表明水热时间由3h延长到24h,纳米Eu:HA颗粒主要为短棒状和等轴状,颗粒长径比有减小趋势。Eu实际掺入量有减小的趋势,荧光强度呈减弱趋势。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 1.1 基因载体的研究进展
• 1.2 无机纳米基因载体的研究进展
• 1.2.1 无机纳米载体负载与转染基因机制
• 1.2.2 无机纳米载体材料
• 1.3 稀土掺杂纳米羟基磷灰石（HA）
• 1.3.1 羟基磷灰石的物化性质和晶体结构
• 1.3.2 纳米羟基磷灰石的制备方法
• 1.3.3 稀土掺杂纳米HA荧光标记的研究现状
• 1.4 稀土元素的基本性质与荧光机理
• 1.4.1 稀土元素概述
• 1.4.2 稀土离子的能级结构与发光特征
• 1.4.3 稀土离子的荧光产生和机理
• 1.4.4 本论文的选题背景和研究内容
• 第二章 实验部份
• 2.1 化学试剂及仪器
• 2.2 实验内容
• 2.2.1 羟基磷灰石纳米粒子的制备
• 2.2.2 稀土掺杂羟基磷灰石荧光纳米粒子的制备
• 2.2.3 材料结构与性能表征
• 第三章 铽掺杂纳米羟基磷灰石的制备与表征
• 3.1 纳米HA的水热合成和表征
• 3.2 铽掺杂量对纳米HA形貌与荧光性能影响
• 3.3 pH值对铽掺杂纳米HA形貌与荧光性能影响
• 3.4 水热时间对铽掺杂纳米HA形貌与荧光性能影响
• 3.5 铽掺杂纳米HA荧光机理分析
• 3.6 本章小结
• 第四章 铕掺杂纳米羟基磷灰石的制备与表征
• 4.1 铕掺杂量对纳米HA形貌与荧光性能影响
• 4.2 pH值对铕掺杂纳米HA形貌与荧光性能影响
• 4.3 水热时间对铕掺杂纳米HA形貌与荧光性能影响
• 4.4 铕掺杂纳米HA荧光机理分析
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位论文期间主要科研成果