CN106753373A - 一种镱‑铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种镱‑铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒,化学通式为(Gd(1‑x‑y)YbxTmy)2O3,其中Yb和Tm为掺杂元素,x和y为摩尔系数,x的取值范围为0.01~0.05,y的取值范围为0.001~0.01。本发明提供的镱‑铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒粒径为90~110nm,粒径均匀,生物相容性好,且能够在近红外光的照射下发出蓝色荧光,其发光波长与光敏剂部花青540的光吸收波长相匹配,可有效激活部花青540的光化学反应,利用该上转换荧光纳米颗粒制备的镱‑铥共掺杂氧化钆‑部花青540复合颗粒可应用于近红外光激发肿瘤光动力治疗中,进一步提高光动力疗法的治疗效果。
Description
技术领域
本发明涉及一种肿瘤光动力治疗的技术领域,特别涉及一种镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒及其制备方法。
背景技术
光动力学治疗也称为光化学疗法或者光辐射疗法,是指在光敏剂与分子氧的参与下,由敏化光源辐照所引起的光致化学反应,用这种化学反应可以破坏病变组织,从而达到治疗的目的。目前临床上均采用紫外或可见光照射癌组织的方式来进行肿瘤光动力治疗,存在的最主要问题就是照射光源波长短,对正常组织伤害大、副作用大,而且穿透深度小,其原因是光源在到达癌组织之前,其大部分能量首先被包裹癌组织的正常组织所吸收,因此无法实现深层癌组织的光动力治疗。
近红外光区域(700-1000nm)对组织的穿透深度大,且该区域的光无背景光,在实际操作中,可以避免组织自身荧光的干扰。上转换材料采用的激发光源的波长在近红外区,它可以发出低于近红外光波长的其它波段的光,发出的荧光可以被光敏剂吸收,进而产生细胞毒性效应将材料标记的病变部位靶向的杀死,因此,上转换荧光纳米材料引起了本领域科研工作者的广泛兴趣。
然而目前能够用作光动力药物载体的上转换荧光材料非常少,且目前的上转换材料无法有效激活光敏剂的光化学反应,从而使近红外光区域的光动力治疗治疗得不到较好的效果。
发明内容
有鉴于此,本发明目的在于提供一种粒径小,生物相容性好的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒及其制备方法,并提供一种镱-铥共掺杂氧化钆-部花青540复合颗粒,利用镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒有效激活光敏剂部花青540的光化学反应,使之能够应用于近红外光激发肿瘤光动力治疗中。
为了实现上述发明目的,本发明提供以下技术方案:
本发明提供了一种镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒,具有式I所示化学通式:
(Gd(1-x-y)YbxTmy)2O3式I;
式I中Yb和Tm为掺杂元素,x和y为摩尔系数,x的取值范围为0.01~0.05,y的取值范围为0.001~0.01。
优选的,所述上转换荧光纳米颗粒的粒径为90~110nm。
优选的,所述式I中x的取值范围为0.02~0.039;所述式I中y的取值范围为0.002~0.005。
本发明提供了一种上述方案所述上转换荧光纳米颗粒的制备方法,包括以下步骤:
将硝酸钆、硝酸镱、硝酸铥、尿素和水混合,进行水热反应,得到前驱体;
将所述前驱体进行烧结,得到具有式I所示化学通式的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒。
优选的,所述硝酸钆、硝酸镱、硝酸铥的摩尔比为95.9~97:2~3.9:0.2~1。
优选的,所述水热反应的温度为80~95℃;所述水热反应的时间为2~5h。
优选的,所述烧结的温度为800~1200℃;所述烧结的时间为1~3h。
本发明提供了一种包含上述方案所述上转换荧光纳米颗粒或上述制备方法制备的上转换荧光纳米颗粒的用于近红外光激发肿瘤光动力治疗的复合纳米颗粒,包括镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒和负载在所述上转换荧光纳米颗粒表面的光敏剂;所述光敏剂为部花青540。
优选的,所述光敏剂的负载量为0.08~0.1g/g。
本发明提供了一种上述方案所述复合纳米颗粒的制备方法,包括以下步骤:
将镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒、部花青540和水混合,搅拌10~15h。
本发明提供了一种镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒,化学通式为(Gd(1-x-y)YbxTmy)2O3;其中Yb和Tm为掺杂元素,x和y为摩尔系数,x的取值范围为0.01~0.05,y的取值范围为0.001~0.01。本发明提供的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒粒径均匀,生物相容性好,易被癌细胞吞噬,能够在近红外光的照射下发出蓝色荧光,是一种优异的上转换荧光纳米材料。
本发明提供的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒的制备方法步骤简单、容易操作,且制备过程绿色无毒害。
本发明提供的用于近红外光激发肿瘤光动力治疗的复合纳米颗粒,其中镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒发光波长与光敏剂部花青540的光吸收波长相匹配,可有效激活部花青540的光化学反应,并将负载的光敏剂直接运送到细胞中,利用该复合材料的肿瘤光动力治疗可以在近红外光的照射下完成,进一步提高了光动力疗法的治疗效果。
本发明提供的复合颗粒的制备方法步骤简单,容易实施。
附图说明
图1为实施例1制得的Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒的扫描电子显微镜照片;
图2为实施例1制得的Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒的X射线衍射图谱;
图3为实施例1制得的Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒的荧光光谱图(激发波长λEX=980nm);
图4为实施例3制得的不同掺杂比例的Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒的荧光光谱图(激发波长λEX=980nm);
图5为实施例3制得的不同掺杂比例的Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒的荧光光谱图(激发波长λEX=980nm);
图6(a)为Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光微米颗粒的水分散液外观照片;
图6(b)Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合微粒的水分散液外观照片;
图6(c)为光敏剂部花青540水溶液的外观照片;
图7为Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒的水分散液、Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合微粒的水分散液和光敏剂部花青540水溶液的紫外-可见吸收光谱图;
图8为实施例5细胞毒性试验和实施例7光动力治疗试验中癌细胞相对增殖率柱状图;
图9为实施例6中Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒与人宫颈癌细胞(HeLa细胞)共培养12小时后,细胞的光学显微镜照片(a)和透射电镜照片(b)。
具体实施方式
本发明提供了一种镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒,具有式I所示化学通式:
(Gd(1-x-y)YbxTmy)2O3 式I;
式I中Yb和Tm为掺杂元素,x和y为摩尔系数,x的取值范围为0.01~0.05,y的取值范围为0.001~0.01。
本发明提供的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒的化学通式为:(Gd(1-x-y)YbxTmy)2O3。在本发明中,x的取值范围为0.01~0.05,优选为0.02~0.039,更优选为0.02~0.025;y的取值范围为0.001~0.01,优选为0.002~0.005,更优选为0.002~0.003。
在本发明中,对Yb和Tm的掺杂量无需明确表示时,镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒可以表示为Gd2O3:Yb,Tm,其中Gd2O3为基质,Yb、Tm表示掺杂元素。
在本发明的部分实施例中,所述镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒具体具有式II~IV所示化学组成:
(Gd0.959Yb0.039Tm0.002)2O3 式II;
(Gd0.978Yb0.020Tm0.002)2O3 式III;
(Gd0.955Yb0.039Tm0.006)2O3 式IV。
在本发明中,所述上转换荧光纳米颗粒的粒径优选为90~110nm,更优选为95~105nm。
在本发明中,所述镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒的激发光波长范围优选为700~1000nm(近红外光),更优选为950~980nm。
本发明提供的在镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒近红外光的激发下,能够发出高强度的上转换荧光,并且其发光峰位位于475nm附近,在部花青540的光吸收波长范围(425~575nm)内。
本发明提供了一种上述方案所述上转换荧光纳米颗粒的制备方法,包括以下步骤:
将硝酸钆、硝酸镱、硝酸铥、尿素和水混合,进行水热反应,得到前驱体;
将所述前驱体进行烧结,得到镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒。
本发明将硝酸钆、硝酸镱、硝酸铥、尿素和水混合,进行水热反应,得到前驱体。在本发明中,所述硝酸钆、硝酸镱、硝酸铥的摩尔比为95.9~97:2~3.9:0.2~1,更优选为96~96.5:2.3~2.5:0.3~0.6;所述硝酸钆的物质的量与尿素的质量比优选为0.75mmol:2.5g~3.5g,更优选为0.75mmol:3g;所述硝酸钆的物质的量与水的体积比优选为1.5mmol:35~40ml,更优选为1.5mmol:38ml。
本发明优选将硝酸钆、硝酸镱、硝酸铥和水混合,得到稀土硝酸盐的混合溶液,再将尿素加入所述混合溶液中,在室温下进行搅拌,得到水热反应原料液。在本发明中,所述搅拌的时间优选为1.5~2.5h,更优选为2h;搅拌完成后,本发明将所述水热反应原料液转移至高压反应釜中进行水热反应。
在本发明的部分实施例中,由于稀土硝酸盐的稳定性较差,而稀土氧化物能够在自然界中稳定存在,可以利用氧化钆、氧化镱和氧化铥分别与硝酸进行反应,得到不同浓度的稀土离子硝酸盐水溶液,再将稀土离子硝酸盐水溶液进行混合,得到稀土硝酸盐的混合溶液;稀土离子硝酸盐水溶液现制现用。在本发明中,所述硝酸钆的溶液的摩尔浓度优选为0.1~1.5mol/L,更优选为0.5mol/L;所述硝酸镱溶液的摩尔浓度优选为0.08~0.15mol/L,更优选为0.1mol/L;所述硝酸铥溶液的摩尔浓度优选为0.01~0.1mol/L,更优选为0.05mol/L;所述硝酸钆、硝酸镱和硝酸铥溶液混合后,再加入余量的水,使水的加入量符合上述比例。
在本发明中,所述水热反应的温度优选为80~95℃,更优选为82~90℃,最优选为85℃;所述水热反应的时间优选为2~4h,更优选为2.5~3.5h,最优选为3h;所述水热反应的压力高于标准大气压;本发明对水热反应的具体压力值没有特殊要求,使用本领域常规的高压反应釜进行反应即可。
水热反应完成后,本发明优选将反应液静置至室温,对反应液进行离心、洗涤和干燥,得到前驱体。本发明对离心和洗涤的方法没有特殊要求,使用本领域常规的离心和洗涤方法即可,本发明优选使用水和无水乙醇对离心产物进行洗涤。在本发明中,所述干燥的温度优选为50~70℃,更优选为60℃。
得到前驱体后,本发明将所述前驱体进行烧结,得到镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒。在本发明中,所述烧结的温度优选为800~1200℃,更优选为850~110℃,更优选为900℃;所述烧结的时间优选为1~3h,更优选为2h;所述烧结的升温速率优选为4~6℃/min,更优选为5℃/min;所述烧结的时间自升温至所需烧结温度时开始计算;本发明对烧结使用的设备没有特殊要求,使用本领域常规的烧结设备即可,优选为马弗炉或烧结炉。
所述烧结完成后,将得到的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒随炉冷却至室温即可。
本发明通过加入尿素使稀土离子形成碱式碳酸盐,再通过高温煅烧除去其中的碳元素,得到镱-铥共掺杂的氧化钆颗粒,得到的镱-铥共掺杂的氧化钆颗粒纯度高,粒径均匀,形态均一,且能够发出高强度的转换荧光。
本发明提供了一种包含上述方案所述上转换荧光纳米颗粒或上述制备方法制备的上转换荧光纳米颗粒的用于近红外光激发肿瘤光动力治疗的复合纳米颗粒,包括镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒和负载在所述上转换荧光纳米颗粒表面的光敏剂;所述光敏剂为部花青540。
在本发明中,所述光敏剂的负载量优选为0.08~0.1g/g,更优选为0.085g/g。
本发明提供了一种上述方案所述复合纳米颗粒的制备方法,包括以下步骤:
将镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒、部花青540和水混合,搅拌10~15h。
本发明将镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒、部花青540和水混合,搅拌10~15h,优选为11~14h,更优选为12h;所述搅拌的温度优选为室温,无需进行额外的加热和降温,本发明优选在避光的条件下进行搅拌。
在本发明中,所述镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒和部花青540的质量比为1:0.02~0.03,更优选为1:0.025;所述镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒的质量和水的体积比优选为0.02g:9~15ml,更优选为0.02g:10ml。
在本发明的部分具体实施例中,可以将镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒和部花青540分别和水混合,制备成水分散液,再将两种水分散液混合进行搅拌。在本发明中,所述镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒水分散液的固含量优选为1.5~2.5mg/ml,更优选为2.0mg/ml;所述部花青540水分散液的固含量优选为23~26μg/ml,更优选为25μg/ml。本发明优选使用超声分散的方法制备水分散液;所述超声的功率优选为300~500W,更优选为350~450W;所述超声的时间优选为10~20min,更优选为15~18min。
所述搅拌完成后,本发明优选将产物进行离心、洗涤和干燥,得到复合纳米颗粒。本发明对离心具体方法没有特殊要求,使用本领域技术人员熟知的离心方法即可;本发明优选使用水和无水乙醇对产物进行洗涤。在本发明中,所述干燥优选为真空干燥,所述真空干燥的温度优选为50~70℃,更优选为60℃;所述真空干燥的时间优选为10~20h,更优选为12~15h;本发明对真空干燥的真空度没有特殊要求,使用本领域常规的真空干燥箱进行干燥即可。
下面结合实施例对本发明提供的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒及其制备方法进行详细的说明,但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
量取1.476mL 0.5M的Gd(NO3)3,300μL 0.1M的Yb(NO3)3,30μL 0.02M Tm(NO3)3,3g尿素,加入38mL去离子水,在常温下充分搅拌溶解2小时;溶解完成后将混合溶液转移入50mL反应釜中,85℃下水热反应3h;
待反应结束溶液冷却后,取出样品进行离心、洗涤和干燥(干燥温度为60℃),得到前驱体,将前驱体在900℃高温烧结2h,得到镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒;
使用扫描电子显微镜对得到的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒进行观测,所得照片如图1所示;根据图1可以看出,得到的镱铥共掺杂上转换荧光纳米颗粒为纳米级别的球形颗粒,粒径分布均匀,在90~110nm范围内;
使用X射线衍射分析仪对得到的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒进行分析,得到的X射线衍射图谱如图2所示;图2中a和b模式分别显示了镱-铥共掺杂上转换荧光纳米颗粒和镱-铥共掺杂上转换荧光纳米颗粒前驱体的x射线衍射图;b图可以看出,前驱体没有明显的衍射峰出现,表明在煅烧之前是无定形的,而a图中的衍射峰峰型尖锐,并且与c模式中Gd2O3的标准峰相对应,说明煅烧后得到的产物为Gd2O3,并且纯度很高,由于掺杂量过小,所以Yb和Tm的峰没有出现;
使用原子吸收光谱法对镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒中镱、铥的掺杂量进行分析,可得镱的掺杂量为0.039,铥的掺杂量为0.002,即所得产物的化学式可表示为:(Gd0.959Yb0.039Tm0.002)2O3
使用X射线荧光光谱仪对产物发光性能进行检测,得到荧光光谱图如图3所示;根据图3可以看出,在980nm近红外激光的激发下,制备得到的Gd2O3:Yb,Tm纳米颗粒能够发射出高强度的上转换荧光,其主发光峰位于475nm附近,与光敏剂MC540的光吸收波长范围相匹配;良好的荧光性能也说明镱铥元素成功掺杂进了Gd2O3:Yb,Tm的晶格中。
实施例2
取的Gd(NO3)30.738mmol、的Yb(NO3)30.03mmol,Tm(NO3)30.0015mmol,3g尿素,加入38mL去离子水,在常温下充分搅拌溶解2小时;溶解完成后将混合溶液转移入50mL反应釜中,85℃下水热反应3h;
待反应结束溶液冷却后,取出样品进行离心、洗涤和干燥(干燥温度为50℃),得到前驱体,将前驱体在900℃高温烧结2h,得到镱铥共掺杂上转换荧光纳米颗粒;
按照实施例中的方法分别使用扫描电子显微镜、X射线衍射分析仪和X射线荧光光谱仪对所得产物进行检测,检测结果和实施例1相似。
实施例3
控制镱、铥元素的掺杂比例,按照实施例1中的方法分别制备不同掺杂量的Gd2O3:Yb,Tm;得到化学式为(Gd0.978Yb0.020Tm0.002)2O3、(Gd0.959Yb0.039Tm0.002)2O3、(Gd0.940Yb0.058Tm0.002)2O3、(Gd0.921Yb0.077Tm0.002)2O3、(Gd0.903Yb0.095Tm0.002)2O3、(Gd0.959Yb0.039Tm0.002)2O3、(Gd0.957Yb0.039Tm0.004)2O3、(Gd0.955Yb0.039Tm0.006)2O3、(Gd0.953Yb0.039Tm0.008)2O3、(Gd0.951Yb0.039Tm0.010)2O3的上转换荧光纳米粒子;
使用X射线荧光光谱仪(激发波长λEX=980nm)对产物发光性能进行检测,得到荧光光谱图如图4~5所示;根据图4~5可以看出,不同掺杂比例上转换荧光纳米颗粒的发射峰波长都在480nm左右,由980nm到480nm,该过程实现了上转换发光,改变掺杂比例并没用明显的改变其发射波长,仅是发光强度会发生变化,表明本发明提供的镱铥共掺杂上转换荧光纳米颗粒是良好的可应用于近红外光下的上转换荧光纳米颗粒。
实施例4
称取适量实施例1中所制备的Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒,分散于超纯水中,配成浓度为2mg/mL的水分散液;称取适量光敏剂MC540溶解于超纯水中,获得浓度为25μg/mL的光敏剂MC540的水溶液;
将上述Gd2O3:Yb,Tm水分散液和光敏剂MC540的水溶液于常温条件下混合,避光搅拌12小时后,将产物离心,以去除未负载的光敏剂MC540,离心得到的沉淀即为Gd2O3:Yb,Tm-部花青540复合颗粒;
将复合颗粒分散于超纯水中,获得负载有光动力药物MC540的Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合颗粒的水分散液;
分别将部花青540、镱铥共掺杂上转换氧化钆纳米颗粒和镱铥共掺杂氧化钆-部花青复合颗粒分散于水中,可以看到MC540的水溶液呈紫红色,Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒的水分散液接近于无色溶液,与MC540复合后明显变为紫红色,如图6所示;
使用紫外-可见吸收光谱图分别对部花青540、镱铥共掺杂上转换荧光纳米颗粒和复合颗粒进行检测,得到的紫外-可见吸收光谱图如图7所示;根据图7可以看出,复合微粒的紫外-可见吸收光谱具有明显的归属于MC540的吸收峰,而这一吸收峰在未负载MC540的Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒的紫外-可见吸收光谱中并没有出现,说明Gd2O3:Yb,Tm纳米颗粒能够有效负载光敏剂MC540。
实施例5
使用MTT法评价Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒细胞毒性,试验步骤为:
(1)将人癌细胞以4000-6000个/孔的密度接种于96孔培养板中,于细胞培养箱中培养24小时(5%CO2,37℃)。
(2)分别称取实施例1中所制备的Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒,分散于细胞培养液中,控制Gd2O3:Yb,Tm质量浓度为62.5~500μg/mL。
(3)取上述不同浓度的Gd2O3:Yb,Tm各100μL,注入96孔培养板中,每个浓度6个复孔,与人宫颈癌细胞共培养24小时(5%CO2,37℃)。
(4)吸除96孔培养板中的Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光纳米颗粒,每孔各加入20μL四甲基偶氮咗盐(MTT),继续培养4小时(5%CO2,37℃)。
(5)终止培养,每孔各加入150μL二甲基亚砜,37℃恒温震荡10min,用酶标仪测定各个孔在490nm的光密度OD值。
(6)以不与Gd2O3:Yb,Tm共培养的细胞为对照组,用酶标仪测定该组各个孔在490nm的光密度OD值。
(7)细胞的相对增殖率按如下公式计算:
实验结果如图8中4号实验组(不同浓度的Gd2O3:Yb,Tm上转换荧光微米颗粒与人宫颈癌细胞共培养12小时后,细胞的相对增殖率柱状图)所示,根据图8中4号实验组的结果可以看出,Gd2O3:Yb,Tm纳米颗粒即使在500μg/mL的高浓度下,细胞的相对增殖率(即细胞存活率)仍达到75%以上,说明所制得的Gd2O3:Yb,Tm纳米颗粒具有很低的细胞毒性,生物相容性很好。
实施例6
对Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒进行细胞吞噬实验,步骤如下:
称取2.5mg实施例4中所制备的Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒,分散于10mL细胞培养液中,与人宫颈癌细胞共培养12小时后,吸除培养液,用PBS(磷酸盐缓冲液)清洗细胞3次,以去除未被吞噬的Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒,然后用光学显微镜和透射电镜对细胞进行观察,观察结果如图9所示;
根据图9可以看出,Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒能够被人宫颈癌细胞所吞噬,吞噬的颗粒大多位于细胞的细胞质中,细胞吞噬Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒后仍能保持良好的纺锤体形、三角形等形态,而并非脱壁濒死细胞的球形形态,说明细胞的存活状态良好,仍能够伸出伪足贴附在培养板表面生长,表明本发明制备的Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒具有很好的生物相容性。
实施例7
使用实施例4制备的Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒进行近红外光激发肿瘤光动力治疗实验,试验步骤如下:
(1)取适量实施例4制备的Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒,分散于细胞培养液中,其中所含的Gd2O3:Yb,Tm的质量浓度为62.5~500μg/mL。
(2)将上述不同浓度的Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒与人宫颈癌细胞共同培养12小时,然后将细胞在980nm激光(功率密度0.657W/cm2)下辐照5分钟,为了避免980nm激光长时间辐照可能导致的过热效应,当激光照射1分钟后,间隔1分钟再继续照射,总照射时间为5分钟;设置未负载部花青540的Gd2O3:Yb,Tm组进行对照。
(3)采用MTT法测得细胞相对增殖率(增殖率的计算公式与实施例6相同),并与未光照组的细胞相对增殖率进行比较。
将试验结果和实施例5的结果共同绘制于图8中,以便于对比;
图8中1号和2号实验组为实施例7制得的不同浓度的Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合微粒对人肝癌细胞的光照毒性及暗毒性的柱状图,4号实验组(Gd2O3:Yb,Tm颗粒对人肝癌细胞的光照毒性柱状图)和5号试验组(仅光照)为对照组;根据图8可以看出,随着Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒质量浓度的增加,细胞相对增殖率呈下降趋势;而且在各个Gd2O3:Yb,Tm-MC540质量浓度下,经过光照后的实验组(图8中的1号组)的细胞相对增殖率相比于未光照组(图8中的2号组)均有显著下降,这充分说明Gd2O3:Yb,Tm-MC540复合纳米颗粒具有显著的光动力疗效。
由以上实施例可知,本发明提供的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒生物相容性好,粒径均匀,在近红外光下能发射出高强度的上转换荧光,能够有效负载部花青540并激活部花青540的光化学反应;
本发明提供的镱-铥共掺杂氧化钆-部花青540复合颗粒生物相容性好,在近红外光下具有显著的光动力疗效。
以上所述仅是本发明的优选实施方式,应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以做出若干改进和润饰,这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒,具有式I所示化学通式:
(Gd(1-x-y)YbxTmy)2O3 式I;
式I中,Yb和Tm为掺杂元素,x和y为摩尔系数,x的取值范围为0.01~0.05,y的取值范围为0.001~0.01。
2.根据权利要求1所述的上转换荧光纳米颗粒,其特征在于,所述上转换荧光纳米颗粒的粒径为90~110nm。
3.根据权利要求1所述的上转换荧光纳米颗粒,其特征在于,所述式I中x的取值范围为0.02~0.039;所述式I中y的取值范围为0.002~0.005。
4.权利要求1~3任意一项所述上转换荧光纳米颗粒的制备方法,包括以下步骤:
将硝酸钆、硝酸镱、硝酸铥、尿素和水混合,进行水热反应,得到前驱体;
将所述前驱体进行烧结,得到具有式I所示化学通式的镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒。
5.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述硝酸钆、硝酸镱、硝酸铥的摩尔比为95.9~97:2~3.9:0.2~1。
6.根据权利要求4或5所述的制备方法,其特征在于,所述水热反应的温度为80~95℃;所述水热反应的时间为2~5h。
7.根据权利要求4所述的制备方法,其特征在于,所述烧结的温度为800~1200℃;所述烧结的时间为1~3h。
8.一种包含权利要求1~3任意一项所述上转换荧光纳米颗粒或权利要求4~7任意一项所述制备方法制备的上转换荧光纳米颗粒的用于近红外光激发肿瘤光动力治疗的复合纳米颗粒,包括镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒和负载在所述上转换荧光纳米颗粒表面的光敏剂;所述光敏剂为部花青540。
9.根据权利要求8所述的复合纳米颗粒,其特征在于,所述光敏剂的负载量为0.08~0.1g/g。
10.权利要求8或9所述复合纳米颗粒的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将镱-铥共掺杂氧化钆上转换荧光纳米颗粒、部花青540和水混合,搅拌10~15h。
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