稀土掺杂羟基磷灰石纳米粒子荧光探针的制备及应用研究

由于羟基磷灰石（HAP）良好的生物相容性和生物活性，HAP纳米粒子作为药物或基因载体的研究日益受到人们的关注。但是，HAP纳米粒子在应用过程中面对着复杂的透膜机理和细胞内代谢机制等问题，亟待解决。稀土掺杂HAP纳米粒子荧光探针有望为解决上述问题提供帮助。.本项目在研究反应温度、添加剂、稀土离子掺杂浓度和种类、煅烧温度等对稀土掺杂HAP纳米粒子的粒子尺寸和荧光强度的影响基础上，优化其制备工艺，合成高荧光性的稀土掺杂HAP纳米粒子荧光探针的稳定悬浮液，借助激光共聚焦显微镜用于动态研究HAP纳米粒子与细胞的相互作用及胞内分布，进一步通过细胞标记后荧光强度的变化以及细胞破碎悬浮液和培养液中稀土离子浓度的变化来定性、定量研究HAP纳米粒子在细胞内的溶解现象，为HAP纳米粒子透膜机理和HAP纳米粒子细胞内代谢机制的研究提供实验依据。

稀土掺杂羟基磷灰石（HAP）纳米粒子可作为一种生物相容的荧光探针，另外，HAP纳米粒子也是一种良好的药物载体。开展稀土掺杂HAP纳米粒子制备技术及相关性能研究，可为HAP纳米粒子荧光探针及其示踪标记提供帮助。对于稀土掺杂HAP纳米粒子，其荧光性与晶粒尺寸相互制约，因此需要研究一种制备高荧光性的稀土掺杂HAP纳米粒子稳定悬浮液的方法。本项目以稀土铕掺杂羟基磷灰石（EuHAP）纳米粒子的制备技术为重点，通过多种技术相结合的方案合成出EuHAP纳米粒子稳定悬浮液，对其荧光性、溶解性、生物相容性、细胞标记应用开展了研究。. 通过优化反应温度和时间，结合超声、水热以及添加稳定剂，建立了一种制备EuHAP纳米粒子稳定悬浮体系的超声－水热辅助共沉淀法。随着反应温度增加，结晶度逐渐提高，晶体尺寸逐渐增大，荧光性逐渐增强；反应时间增加使得荧光性明显改善，但没有造成晶体尺寸过度长大；随Eu含量增加，结晶度逐渐减弱，沿长轴方向的晶体尺寸减小，但荧光性明显增强。反应温度和Eu含量对EuHAP性能起到主要影响，反应时间起到次要影响。添加稳定剂（SH）可以得到稳定的EuHAP纳米粒子悬浮液 （SH-EuHAP)，SH抑制EuHAP晶粒尺寸的长大，没有对荧光性产生影响。SH-EuHAP具有高的稳定性，虽然在0.9%NaCl溶液和PBS中不稳定，但在培养基中稳定。. 类似于HAP，SH-EuHAP没有对肝细胞L02产生明显的细胞毒性。低结晶度EuHAP造成溶血，随着结晶度提高，未发生溶血，Eu含量的增加没有造成溶血，而Eu离子表现出高溶血性。不同于微米颗粒，HAP纳米粒子可以黏附到红细胞膜表面通过桥接机制引起红细胞聚集，SH稳定可以有效减小红细胞聚集，表面特性是影响其血液相容性的关键因素。. EuHAP纳米粒子的溶解度具有pH值敏感性，在低pH值环境溶解性增加，并且结晶度的增加使Ca的溶出量逐渐降低，Eu的溶出量逐渐增加。建立了Eu离子的浓度－荧光强度关系曲线，检测限与ICP法相比降低两个数量级，大大提高了Eu离子检测的灵敏度。借助Eu的荧光信号对进入HepG2细胞的EuHAP纳米粒子进行定量检测，细胞内纳米粒子的数量在作用2小时达到最大，随后缓慢减少，说明EuHAP纳米粒子可以快速被转运到细胞内，但是在溶酶体的酸性环境下，EuHAP纳米粒子发生溶解。