CN109481680B - 一种内外兼修的复合纳米光敏剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种内外兼修的复合纳米光敏剂及其制备方法和应用，属于纳米生物医学技术领域。本发明包括：将稀土上转换纳米粒子去除表面配体，经光敏剂修饰后获得上转换纳米光敏剂；采用两亲性聚合物经疏水‑疏水相互作用将发光分子与上转换纳米光敏剂进行包覆，获得复合纳米光敏剂；复合纳米光敏剂能够同时响应肿瘤微环境的刺激来实现内部光动力和近红外光激发下的外部光动力。本发明利用肿瘤微环境中过氧化氢等高度表达的特点，结合近红外激发的上转换发射特性，双管齐下、内外兼修对肿瘤进行抑制。本发明经稀土上转换纳米粒子表面共价或化学配位方式结合光敏剂后可以提高能量传递效率，增加单线态氧产率，可有效提高外部激发下的光动力治疗效果。

Description

一种内外兼修的复合纳米光敏剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于纳米生物医学技术领域，具体涉及一种内外兼修的复合纳米光敏剂及其制备方法和应用。
背景技术
恶性肿瘤是严重威胁人类生命和健康的重大疾病之一。尽管目前临床中采用以手术为主，辅以化疗、放疗、靶向治疗等治疗方式，在一定程度上改善了患者的预后，但是严重的毒副作用带来的身体伤害，甚至是肿瘤复发和转移的问题仍然不可消除。因此发展具有早期诊断和更高疗效和安全性的新技术和方法有着非常重大的意义。
肿瘤的光动力学治疗(PDT)是20世纪七十年代开始形成的一项肿瘤治疗新技术，因其具有创伤性小、毒性低微、选择性好、适用范围广、可重复治疗、方便性使用可协同其他治疗进一步提高疗效等优点，越来越受到生物医学领域的公认和应用。这种疗法是完全不同于临床中常规手段之后的崭新疗法。但是临床中的PDT有许多不足之处，比如受激发光穿透深度的影响，现在只应用在表浅部位的肿瘤治疗；受小分子光敏剂体内随机分布的影响，为避免产生皮肤的光敏作用，患者需要暗室避光；另外受光敏剂且倾向于聚集的问题，光动力治疗效率被严重降低；此外，小分子光敏剂易被快速清除，缺少靶向性，也在一定程度上限制了其发展。虽然纳米医学领域已公开了多种新型纳米光敏剂并应用在肿瘤的PDT治疗中，集中在光敏剂的优化选取和装载方式上，在装载方式上通常经物理吸附装载而成，但是这种方式会使得光敏剂在输运的过程中的泄漏问题依然存在，所涉及的上述局限性问题并未得到真正的解决，并且对于具有内外双重作用原理实现的PDT光敏剂及方法未见报道，而这种纳米平台才是解决PDT穿透深度、输运和PDT效率问题关键所在。
发明内容
针对上述问题，本发明提供一种内外兼修的复合纳米光敏剂及其制备方法和应用。
本发明为解决技术问题所采用的技术方案如下：
本发明的一种内外兼修的复合纳米光敏剂的制备方法，包括以下步骤：
将稀土上转换纳米粒子去除表面配体，经光敏剂修饰后获得上转换纳米光敏剂；采用两亲性聚合物经疏水-疏水相互作用将发光分子与上转换纳米光敏剂进行包覆，获得复合纳米光敏剂；所述复合纳米光敏剂能够同时响应肿瘤微环境刺激实现的内部光动力和近红外光激发下的外部光动力。
作为优选的实施方式，所述稀土上转换纳米粒子的尺寸为10～60nm。
作为优选的实施方式，所述稀土上转换纳米粒子为基质材料掺杂敏化离子和激活离子；
所述基质材料为基质或基质掺杂金属离子；
所述基质为NaYF4、NaLuF4、BaYF5、KYF4或NaGdF4；
所述金属离子为Li或K；
所述敏化离子为Yb或Er；
所述激活离子为Pr、Gd、Nd、Tm、Ho或Er；
当所述敏化离子和激活离子均为Er时，Er的浓度为100％，Er既作敏化离子又作激活离子；
或者，所述稀土上转换纳米粒子为基质材料与掺Er体系的核壳结构，所述核壳结构为Nd的活性壳、Yb的活性壳、Y的惰性壳或Lu的惰性壳；所述基质材料为基质或基质掺杂金属离子；所述基质为NaYF4、NaLuF4、BaYF5、KYF4或NaGdF4；所述金属离子为Li或K；
或者，所述稀土上转换纳米粒子为单Er体系的核壳机构，所述核壳结构为Nd的活性壳、Yb的活性壳、Y的惰性壳或Lu的惰性壳。
作为优选的实施方式，所述稀土上转换纳米粒子为NaYF4:Yb,Er@NaYF4。
作为优选的实施方式，所述光敏剂为锌酞菁、富勒烯、玫瑰红、亚甲蓝、二氢卟吩e6或具有聚集诱导性质的光敏剂。
作为优选的实施方式，所述发光分子为化学发光分子或生物发光分子。
作为优选的实施方式，所述化学发光分子为草酸双[2,4,5-三氯-6-(戊氧羰基)苯基]酯；所述生物发光分子为荧光素酶。
本发明还提供了采用上述制备方法制备的一种内外兼修的复合纳米光敏剂。
本发明的一种内外兼修的复合纳米光敏剂可以应用于制备治疗肿瘤的药物中。
本发明的有益效果是：
本发明的一种内外兼修的复合纳米光敏剂是将稀土上转换纳米粒子与光敏剂反应，再将其与发光分子经两亲性聚合物包覆制备而成的。本发明的复合纳米光敏剂利用肿瘤微环境中过氧化氢等高度表达的特点，结合近红外激发的上转换发射特性，双管齐下、内外兼修对肿瘤进行抑制。此外本发明的复合纳米光敏剂还可以经具有靶向功能的修饰提高肿瘤位置的富集程度，提高治疗效果。本发明经稀土上转换纳米粒子表面共价或化学配位方式结合光敏剂后可以提高能量传递效率，增加单线态氧产率，可有效提高外部激发下的光动力治疗效果。
本发明采用上述的复合纳米光敏剂实现的一种内外兼修的PDT治疗方式，这种双重作用方式能够有效解决光动力治疗穿透深度表浅的问题，其是一种利用肿瘤微环境来刺激响应产生的能量来激发光敏剂产生活性氧生物内外治疗方法，结合肿瘤内部微环境中的过氧化氢与化学发光分子产生的能量，通过能量传递给上述光敏分子，实现内部响应下的光动力学治疗。因不受外部激发光的作用时间和空间的影响，可及时高效的实施内部PDT；同时利用近红外光激发的上转换纳米技术，可将穿透深度较深的激发光，转换能量后激发光敏剂，实施近红外光激发的外部PDT。另外，可以对此光敏剂进行功能化修饰，如在其表面修饰肿瘤的靶向配体，获得肿瘤位置的高效富集实现肿瘤部位的强效抑制作用。
本发明的复合纳米光敏剂提供的治疗方式灵活，并在成像引导下对肿瘤精准定位，可以显著的提高肿瘤治疗效果，减少副作用，相对传统的手术、放、化疗以及光动力学治疗方法，疗效更加显著，因此对于临床中深层组织中的疾病的治疗方面有着广阔的治疗前景。
所谓“内外兼修”指的是：两种激发方式的光动力治疗。具体指的是：本发明的复合纳米光敏剂能够同时响应肿瘤微环境而实现的内部光动力和近红外光激发下的外部光动力。本发明将上转换与化学发光作为“内外”激发光与光敏剂发生能量传递，实现一种光敏剂在两种方式介导下对深层组织中肿瘤的光动力治疗的手段，称之为“内外兼修”。
附图说明
图1为实施例1步骤二中制备的核壳NaYF4:Yb,Er@NaYF4纳米粒子的透射电镜图和相应的发射光谱图。
图2为实施例2中CPPO响应肿瘤微环境高表达的H2O2激发光敏剂实施内部光动力原理示意图。
图3为实施例2中内外介导下单线态氧变化情况，图A为980nm激发下单线态氧探针消耗情况，图B为H2O2刺激下单线态氧探针消耗情况。
具体实施方式
本发明的一种内外兼修的复合纳米光敏剂的制备方法，包括以下步骤：
将稀土上转换纳米粒子在pH为4的盐酸中除去表面的油酸(油胺)配体，经离心提纯后，采用光敏剂进行修饰：将光敏剂溶解在DMF溶液中，加入到去除表面配体的稀土上转换纳米粒子中，光敏剂中的羧基、胺基磷酸根与稀土上转换纳米粒子表面的稀土阳离子发生配位结合反应，搅拌过夜后，离心去除多余的光敏分子，得到上转换纳米光敏剂；采用两亲性聚合物经疏水-疏水相互作用将发光分子与上转换纳米光敏剂进行包覆，获得复合纳米光敏剂，所获得的内外兼修的复合纳米光敏剂的尺寸为20～100nm；所获得的复合纳米光敏剂能够同时响应肿瘤微环境的内部光动力和近红外光激发下的外部光动力。
本发明利用在稀土上转换纳米粒子的表面共价或吸附光敏剂来提高能量传递效率，同时获得了疏水性表面，可实现两亲性聚合物与光敏剂和化学发光分子的包覆。
其中，稀土上转换纳米粒子作为体内响应近红外光激发下可能量转换的载体。所采用的稀土上转换纳米粒子的尺寸为10～60nm。稀土上转换纳米粒子的基质材料是较低声子能量的NaYF4、NaLuF4、BaYF5、KYF4、NaGdF4或掺杂Li，K所形成，掺杂敏化离子为Yb和Er等，激活离子为Pr、Gd、Nd、Tm、Ho和Er等，可为核壳结构Nd、Yb等的活性壳或为Y、Lu等的惰性壳。通过核壳包覆技术，获得具有核壳或多核多层壳结构。
具体的是：稀土上转换纳米粒子包括几种选择：
1、稀土上转换纳米粒子为基质材料掺杂敏化离子和激活离子；
基质材料为基质(NaYF4、NaLuF4、BaYF5、KYF4或NaGdF4，但不限于此)或基质掺杂金属离子(NaYF4与Li共掺、NaLuF4与Li共掺、BaYF5与Li共掺、KYF4与Li共掺、NaGdF4与Li共掺、NaYF4与K共掺、NaLuF4与K共掺、BaYF5与K共掺、KaYF4与K共掺、NaGdF4与K共掺等，但不限于此)；
敏化离子为Yb或Er；
激活离子为Pr、Gd、Nd、Tm、Ho或Er；
当所述敏化离子和激活离子均为Er时，Er的浓度为100％，Er既作敏化离子又作激活离子。
例如：基质材料掺杂敏化离子和激活离子可以是NaYF4:(Yb、Er)共掺、NaLuF4:(Yb、Er)共掺、BaYF5:(Yb、Er)共掺、KYF4:(Yb、Er)共掺、NaGdF4:(Yb、Er)共掺、NaYF4:(Yb、Tm)共掺、NaLuF4:(Yb、Tm)共掺、BaYF5:(Yb、Tm)共掺、KYF4:(Yb、Tm)共掺或NaGdF4:(Yb、Tm)共掺，但不限于此。
2、稀土上转换纳米粒子为基质材料与掺Er体系的核壳结构；
核壳结构为Nd的活性壳、Yb的活性壳、Y的惰性壳或Lu的惰性壳；
基质材料为基质或基质掺杂金属离子；
基质为NaYF4、NaLuF4、BaYF5、KYF4或NaGdF4；
金属离子为Li或K。
例如：基质材料与掺Er体系的核壳结构可以是NaYF4与掺Er体系的核壳结构、NaLuF4与掺Er体系的核壳结构、BaYF5与掺Er体系的核壳结构、KYF4与掺Er体系的核壳结构或NaGdF4与掺Er体系的核壳结构，但不限于此。
3、稀土上转换纳米粒子为单Er体系的核壳机构；
核壳结构为Nd的活性壳、Yb的活性壳、Y的惰性壳或Lu的惰性壳。
例如：单Er体系的核壳机构可以是NaErF4核壳结构、LiErF4核壳结构或KErF4核壳结构，但不限于此。
本发明中的稀土上转换纳米粒子的合成方法为本领域的常规方法，没有特殊限制；上转换的发光强度与激活离子和敏化离子浓度相关以及基质材料相关，具体掺杂浓度和基质材料没有特殊限制。
其中，光敏剂单线态氧产率高，生物毒性低、毒副作用小，且其吸收波长与上转换发射波长相匹配，可选择CFDA或FDA批准剂型。在本发明中所采用的光敏剂为二氢卟吩类、卟啉类、酞菁类或BODIPY类。光敏剂优选为锌酞菁(ZnPC)、富勒烯、玫瑰红(RB)、亚甲蓝(MB)、二氢卟吩e6(Ce6)或具有聚集诱导性质的光敏剂(AIE)。光敏剂更优选为二氢卟吩e6(Ce6)。
其中，发光分子作为体内响应肿瘤微环境刺激响应作用的载体，主要为化学发光分子或生物发光分子。所采用的化学发光分子优选为草酸酯类，例如草酸双[2,4,5-三氯-6-(戊氧羰基)苯基]酯(CPPO)；所采用的生物发光分子优选为酶类，例如荧光素酶。
草酸双[2,4,5-三氯-6-(戊氧羰基)苯基]酯(CPPO)的分子结构如下所示：
Figure BDA0001940615880000061
其中，两亲性聚合物可为FDA批准的聚合物或已报道的具有刺激响应性的聚合物。对于聚合物的类型并没有特殊限制。优选的是pH敏感的双亲性聚合物。
本发明的复合纳米光敏剂能够应用于制备治疗肿瘤的药物中。将本发明的复合纳米光敏剂制备成具有治疗肿瘤作用的药物后，采用成像引导方式实施内外兼修的深层组织中肿瘤的光动力学治疗(PDT)方法。具体的步骤如下：
将本发明的复合纳米光敏剂用助剂(如PBS、生理盐水等)分散后，通过静脉注射或瘤内直接注射方式作用于肿瘤部位，在内外产生的光作用下产生PDT；外部采用近红外光照射进行成像引导治疗，在治疗时光照时间一般为0.5～15分钟。
其中，外部近红外光的激发光波长范围为700～2000nm，其为稀土离子的常用吸收波段，外部近红外光的激发光波长优选为780nm、808nm、850nm、915nm、980nm或1530nm，更优选为808nm、980nm或1530nm，最优选为808nm。优选的发射波长与所用光敏剂的吸收光谱可以交叠，能够发生能量传递。
外部近红外光的激发时间一般为0.5～15分钟，在外部近红外激发光产生的光学成像引导下，所观测肿瘤位置高含量富集时，启动治疗。
其中，内部激发光为化学发光分子或生物发光分子与肿瘤微环境中的过氧化氢产生的激发光。化学发光分子或生物发光分子优选的发射波长与所用光敏剂的吸收光谱可以交叠，能够发生能量传递。肿瘤微环境的内部光动力的响应为肿瘤微环境中的过氧化氢、生物酶等，响应肿瘤微环境中的过氧化氢。内部光动力能量来源于肿瘤微环境中高表达的过氧化氢，可通过与发光分子复合，与本发明的复合纳米光敏剂集成为一体，实现内外兼修的深层组织中肿瘤的光动力学治疗(PDT)。
本发明采用成像引导方式实施内外兼修的深层组织中肿瘤的光动力学治疗(PDT)方法可以在体内外同时起治疗干预作用，以解决现有光动力治疗方法以及剂型的不足和局限性，着重解决其存在的组织穿透深度表浅、治疗过程无法可视化监测的问题，并进一步改善PDT的疗效。
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1复合纳米光敏剂的制备
步骤一、高温热解法制备上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er
准确称取六水合氯化钇236.8毫克、六水合氯化镱77.5毫克、六水合氯化铒76.3毫克，加入到50毫升的三口瓶中，并加入6毫升油酸和15毫升1-十八(碳)烯；在氩气氛围下搅拌除氧30分钟，加热至120度使药品充分溶解，之后降至60度以下，随后加入溶有100毫克的氢氧化钠和148毫克的氟化铵的甲醇溶液，加热升温到65度，除甲醇；随后加热至300度并保持90分钟；待反应结束后，用丙酮和乙醇分别离心1次，产物溶于环已烷中备用，获得上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er。
步骤二、制备核壳NaYF4:Yb,Er@NaYF4纳米粒子
分别称取1毫摩尔的氯化钇(YCl3·6H2O)，量取3毫升油酸和7.5毫升的1-十八(碳)烯分别加入到50毫升三口瓶中，氩气保护下，搅拌除氧半小时；之后升温溶解药品，停止加热，并加入溶有25毫克氢氧化钠和37毫克氟化胺的甲醇溶液，之后升温到65℃除甲醇；之后加入步骤一中的上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er，在75℃下除环已烷；随后加热至300℃并保持1小时；得到核壳结构的稀土上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er@NaYF4，其透射电镜图和相应的发射光谱图如图1所示。
步骤三、将所得核壳结构的稀土上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er@NaYF4溶于pH＝4的盐酸中，搅拌过夜，离心纯化提取无配体的稀土上转换纳米粒子；随后将Ce6光敏剂溶于DMF溶液中，加入到所得无配体的稀土上转换纳米粒子中，反应12小时；离心除去未反应的光敏剂，得到上转换基的纳米光敏剂。
步骤四、采用ATRP反应制备pH敏感聚合物
称取DPA 1.71g，AMA100mg，PMDETA21微升和PEG5k-Br 0.5g大分子引发剂注入到聚合瓶中；随后将引发单体和引发剂加入到2mL异丙醇和2mL DMF中，除氧；之后加入CuBr14.4mg并将反应器密封，置于40度下反应12小时；聚合结束后，反应溶液用10mLTHF处理并过三氧化二铝柱以除去催化剂；旋蒸法除去THF溶剂，粗产品透析提纯之后冻干备用。所得pH敏感聚合物的结构如下所示：
Figure BDA0001940615880000081
步骤五、制备内外兼修的复合纳米光敏剂
采用平衡透析方法，将步骤三中所得上转换基的纳米光敏剂、CPPO和步骤四中所得pH敏感聚合物分别溶于DMF溶液中，在PBS溶液中透析24小时，经120000转/分离心15分钟后得到本发明的新型复合纳米光敏剂。
实施例2内外兼修的深层组织中肿瘤的光动力学治疗(PDT)方法
将本发明的内外兼修的复合纳米光敏剂用助剂分散后，通过瘤内直接注射方式作用于肿瘤部位，在内外产生的光作用下产生PDT；外部采用激发光波长为980mn的近红外光照射进行成像引导治疗，照射0.5～15分钟，发射波长与所用光敏剂的吸收光谱可以交叠，能够发生能量传递。
CPPO响应肿瘤微环境H2O2激发光敏剂实施内部光动力原理如图2所示，CPPO与H2O2反应生成一个1,2-二恶烷二酮中间体，当光敏剂(Ps)的HOMO与1,2-二恶烷二酮中间体的LUMO能级之间的能量水平匹配，则直接激发PS敏化氧分子产生单线态氧。这种方式不需要外加激发光激励，可以克服传统荧光成像和PDT中穿透深度的限制。
内外介导下单线态氧变化情况如图3所示，980nm激发下随着时间的增加单线态氧探针被外部激发光刺激所产生的单线态氧消耗情况，同时在H2O2刺激下随着时间的增加单线态氧探针同样被逐渐消耗，证明了内外介导实施PDT的可行性。
通过试验证明，将将本发明的内外兼修的复合纳米光敏剂用助剂分散后，通过瘤内直接注射方式作用于肿瘤部位，在外部的近红外光激发下，可实现清晰的肿瘤成像效果，在成像的引导下，可经0.5至15分钟的光照(功率为0.25-2.5W/cm2)实现精准的外部光动力学治疗，同时富集在肿瘤位置通过响应肿瘤部位的过氧化氢实现内部光动力治疗的目的。
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 (3)

1.一种内外兼修的复合纳米光敏剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、高温热解法制备上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er
准确称取六水合氯化钇236.8毫克、六水合氯化镱77.5毫克、六水合氯化铒76.3毫克，加入到50毫升的三口瓶中，并加入6毫升油酸和15毫升1-十八(碳)烯；在氩气氛围下搅拌除氧30分钟，加热至120度使药品充分溶解，之后降至60度以下，随后加入溶有100毫克的氢氧化钠和148毫克的氟化铵的甲醇溶液，加热升温到65度，除甲醇；随后加热至300度并保持90分钟；待反应结束后，用丙酮和乙醇分别离心1次，产物溶于环已烷中备用，获得上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er；
步骤二、制备核壳NaYF4:Yb,Er@NaYF4纳米粒子
分别称取1毫摩尔的氯化钇(YCl3·6H2O)，量取3毫升油酸和7.5毫升的1-十八(碳)烯分别加入到50毫升三口瓶中，氩气保护下，搅拌除氧半小时；之后升温溶解药品，停止加热，并加入溶有25毫克氢氧化钠和37毫克氟化胺的甲醇溶液，之后升温到65℃除甲醇；之后加入步骤一中的上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er，在75℃下除环已烷；随后加热至300℃并保持1小时；得到核壳结构的稀土上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er@NaYF4；
步骤三、将所得核壳结构的稀土上转换纳米粒子NaYF4:Yb,Er@NaYF4溶于pH＝4的盐酸中，搅拌过夜，离心纯化提取无配体的稀土上转换纳米粒子；随后将Ce6光敏剂溶于DMF溶液中，加入到所得无配体的稀土上转换纳米粒子中，反应12小时；离心除去未反应的光敏剂，得到上转换基的纳米光敏剂；
步骤四、采用ATRP反应制备pH敏感聚合物
称取DPA 1.71g，AMA 100mg，PMDETA 21微升和PEG5k-Br 0.5g大分子引发剂注入到聚合瓶中；随后将引发单体和引发剂加入到2mL异丙醇和2mL DMF中，除氧；之后加入CuBr14.4mg并将反应器密封，置于40度下反应12小时；聚合结束后，反应溶液用10mL THF处理并过三氧化二铝柱以除去催化剂；旋蒸法除去THF溶剂，粗产品透析提纯之后冻干备用；所得pH敏感聚合物的结构如下所示：
Figure FDA0003044107940000021
步骤五、制备内外兼修的复合纳米光敏剂
采用平衡透析方法，将步骤三中所得上转换基的纳米光敏剂、CPPO和步骤四中所得pH敏感聚合物分别溶于DMF溶液中，在PBS溶液中透析24小时，经120000转/分离心15分钟后得到内外兼修的复合纳米光敏剂。
2.如权利要求1所述的制备方法所制备的一种内外兼修的复合纳米光敏剂。
3.如权利要求2所述的一种内外兼修的复合纳米光敏剂在制备治疗肿瘤药物中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110343525B (zh) * 2019-06-25 2020-11-06 浙江大学 一种稀土离子直接激发有机分子三线态的方法
CN111714631B (zh) * 2020-06-17 2022-09-20 河北大学 近红外驱动的自供氧复合物及其制备方法与应用
EP3932866A1 (en) * 2020-07-03 2022-01-05 Universiteit van Amsterdam Nanoparticle with a buffer layer
CN112807446B (zh) * 2021-01-09 2022-11-01 南开大学 可递送药物活性物质的近红外激发复合光敏纳米颗粒的制备方法及应用
CN112933228A (zh) * 2021-02-20 2021-06-11 五邑大学 一种用提高肿瘤细胞中活性氧含量的复合纳米粒子的制备方法
CN113088288A (zh) * 2021-04-08 2021-07-09 吉林大学 一种高量子产率的稀土荧光材料及其制备方法
CN113440612B (zh) * 2021-06-21 2022-10-14 东北师范大学 一种光动力增强型聚合物纳米凝胶、制备方法及其应用
CN113769115B (zh) * 2021-10-20 2022-05-03 苏州大学 一种上转换纳米诊疗一体化平台探针及其制备方法
CN114214070A (zh) * 2022-01-17 2022-03-22 广州大学 一种可见光显著增强的上转换荧光粉及其制备方法
CN114621746B (zh) * 2022-02-14 2022-12-06 苏州大学 一种余辉发光纳米材料及其制备方法与应用
CN117126667B (zh) * 2023-08-17 2024-05-03 南京邮电大学 一种基于共轭聚合物-稀土纳米材料的多模态光学探针及制备方法

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102861334B (zh) * 2012-10-11 2014-07-30 南京大学 肿瘤信号响应的主动治疗纳米光动力药物载体及制法
CN103980904B (zh) * 2014-03-27 2016-04-27 中国科学院福建物质结构研究所 一种氟化钇锂纳米复合材料及其制备方法和在光动力学治疗中的应用
CN105294884B (zh) * 2015-09-29 2017-12-29 南京邮电大学 一种化学发光响应水溶性聚合物纳米粒子及其合成方法
CN107998389B (zh) * 2017-11-20 2020-12-11 中国人民解放军军事医学科学院卫生装备研究所 一种可生物荧光触发的上转换碳量子点-原卟啉ix复合光敏剂及其制备方法
CN108653734B (zh) * 2018-08-28 2020-04-03 北京化工大学 一种高效上转换纳米粒子光敏剂复合物及其制备方法与应用

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