可示踪、高产热集成材料及其肿瘤凋亡机制研究

肿瘤热疗及热种子材料研究备受关注，本课题组前期研究发现可注射Fe3O4/CNTs/CS复合材料体系，在微波辐照下具有优异的热效应和显著的肝肿瘤热疗效果，动物实验展现出良好的应用前景和重要的科学价值。但是有关该体系中各组成部分、配比、热疗剂量等因素对肿瘤细胞凋亡机制的综合影响尚不够清楚；对不同肿瘤的热疗是否有普适性不明确，对热疗后的长期效果是否稳定，包括热疗消失后的肿瘤是否易复发、易控制缺少深入研究，尤其是热种子材料在体内的存留状态与后续去向等关键问题尚无从知晓。为此本研究拟通过载入无机纳米发光材料构建可示踪复合材料体系；通过新的发光技术研究热种子材料在肿瘤体内外的流转去向以及与凋亡有关的生物学过程。通过多种荷瘤裸鼠模型，探索热疗材料的普适性。研究内容包括：具有发光特性的热种子复合材料的制备和优化，热种子材料在肿瘤体内外的流转去向，肿瘤热凋亡机制的探索和模型建立，热疗效果的普适性与可靠性等。

对肿瘤细胞或进入人体内的材料进行标记示踪，常用的生物光学材料包括：荧光分子、荧光蛋白、生物发光、化学发光、量子点、上转换纳米发光粒子、长余辉发光材料等。鉴于某些生物光学材料（量子点、荧光分子）存在毒性，有些材料（荧光蛋白）用于长期示踪发光可靠性、稳定性下降等问题，本研究重点对新型近红外上转换纳米发光粒子、长余辉发光材料、上转换近红外长余辉复合材料及其发光机制、示踪效果进行了研究，对热种子材料在肿瘤体内外的流转去向以及与凋亡有关的生物学过程进行了初步标记与示踪。.在成像过程，无论是以近红外光作为激发光源还是成像信号，都可以极大地降低生物体组织的自身发光信号的干扰(自体荧光)，从而有效的提高生物体体内成像的敏感度和穿透深度。尤其是所研上转换近红外长余辉复合材料，该材料在低能光的激发后，能够产生持续的高能光发射。不仅避免了材料激发时生物体组织的自身发光，降低了成像的信噪比，同时也避免了近红外余辉纳米颗粒在体内成像难以持续数周甚至更长时间的不足。这一新概念的提出在许多热门领域，尤其是生物成像领域有着重大的科学意义。相关成果具有重要实用价值。.主要成果包括：.1. YVO4:Yb3+,Er3+上转换发光纳米颗粒与发光材料；.2. 核壳结构的SiO2@YVO4:Yb3+,Er3+上转换发光微球；.3. 具有磁性和发光性能的纳米复合材料；.4. 紫外长余辉发光材料的设计；.5. Yb3+激活的短波近红外长余辉发光材料；.6. Ca2SnO4:Ln3+ (Ln=Er, Yb, Pr, Nd, Ho, Tm)短波近红外长余辉发光材料；.7. 近红外上转换余辉发光材料；.8. 近红外长余辉纳米颗粒的标记应用；.9.石墨烯增强双相磷酸钙复合材料研究；.10. 对热种子材料在肿瘤体内外的流转以及与凋亡有关的生物学过程进行了标记与示踪..其中对Yb3+激活的短波近红外长余辉发光材料和近红外上转换余辉发光材料研究取得重要突破，所研MgGeO3:Yb3+在激发波长小于330 nm紫外激发后，余辉时间长达100 h的短波近红外余辉。该成果近期提交的论文已得到自然子刊Light: Science & Application审稿人的一致肯定。而近红外上转换余辉发光材料则可在低能量980 nm近红外光的激发后，实现高能量近红外光的持续发射。.在上述研究中，已发表论文 15篇，投出5篇，获发明专利3项