高效上转换纳米荧光探针的制备及其在生物示踪成像中的应用

上转换纳米探针材料的研究对于生物细胞和活体荧光成像具有重要意义。然而目前相关的成像应用受限于材料较低的荧光效率。只有提高材料的荧光效率才能实现高分辨率和高灵敏度的生物成像。针对目前的研究现状，本项目拟利用Au纳米棒表面等离子共振的特性，通过构筑Au@SiO2@β-NaYF4: Yb,Er核壳纳米结构来考察高效上转换纳米材料的制备。利用鼠抗人甲胎蛋白（AFP）单克隆抗体对高效上转换纳米结构材料进行表面修饰，制备针对肝癌肿瘤标志物AFP的特异性探针。最终通过细胞和活体动物成像实验考察了高效上转换荧光探针的灵敏度以及生物组织背景荧光对该探针的也影响程度。这一研究项目对探针灵敏度要求较高的肿瘤和器官活体成像研究以及未来上转换纳米探针在生物示踪成像领域的实际应用具有重要意义。

受本基金项目资助发表SCI论文21篇，其中影响因子>10的论文9篇，影响因子>5的论文19篇，包括Chem. Soc. Rev. 1篇，Angew. Chem. 2篇， J. Am. Chem. Soc. 1篇，Nano Lett.4篇。申请美国专利两项，公开一项，申请中国专利6项，授权1项。撰写出版英文专著一部。申请人在本项目资助后从2012年开始担任Nano Biomedicine and Engineering和《中国科学-化学》, 《中国化学快报》等国际学术期刊编委。受本基金资助在国际学术会议上做大会报告1次，邀请报告6次，主持分会场报告3次。受邀在国内学术会议上做大会报告1次，邀请报告5次。2013年本人获得国家优秀青年基金和教育部新世纪优秀人才计划支持。2012年本人获得上海市科技启明星荣誉，2014年获得上海市明治生命科学奖和上海市科技进步三等奖。本项目的研究目标是构筑一些列高效多色的上转换纳米材料用于生物检测应用。在该基金项目的资助下我们制备了一系列高效上转换纳米材料用于生物成像和载药研究。例如，我们开发了连续层层生长策略构筑了具有多层核壳结构上转换纳米晶，将上转换纳米材料的发光效率提由先前报道的0.1%提高到了0.55%。利用均匀掺杂的合成路线将上转换纳米材料的发光效率进一步提高到了0.89%。此外，我们还利用这类高效的上转换纳米材料进行了一系列生物成像和药物传递研究。例如我们构筑了介孔多功能上转换荧光和磁性夹心纳米材料用于靶向化疗。利用外延种子生长法合成了800nm近红外激发1525nm短波近红外发射的下转换晶体用于深组织生物活体成像。此外，我们还构筑了800nm近红外激发的上/下转换双模式的纳米材料用于高效的体内体外生物成像。开发了生物相容的两性离子磷脂修饰的上转换纳米颗粒用于高效生物成像。鉴于我们在高效上转换纳米材料研究取得的成绩，受邀撰写综述三篇，包括“用于生物医学成像的近红外纳米材料”，“高效率镧系掺杂上转换纳米材料的进展和挑战”，以及“设计具有光学性质和应用工程的纳米结构的实验室上转换纳米颗粒”。