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  • 稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的生物醫(yī)學(xué)思考

    時(shí)間:2024-08-25 03:38:56 生物科學(xué)畢業(yè)論文 我要投稿
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    稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的生物醫(yī)學(xué)思考

      稀土摻雜氟化物納米材料由于具有低的聲子能,可以獲得較高的上轉(zhuǎn)換發(fā)光效率,使其在太陽(yáng)能電池、生物醫(yī)學(xué)、光電子學(xué)、信息等領(lǐng)域有著廣泛而重要的應(yīng)用前景。下面是小編搜集整理的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的生物醫(yī)學(xué)思考的論文,歡迎大家閱讀參考。

    稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的生物醫(yī)學(xué)思考

      【摘要】與傳統(tǒng)熒光材料相比較,稀土上轉(zhuǎn)換材料充分利用近紅外激光器,幾乎沒(méi)有任何熒光背景,穿透性能更為優(yōu)良,對(duì)于生物組織損害程度較低,是現(xiàn)在生物醫(yī)學(xué)研究中的熱點(diǎn)材料。與此同時(shí),稀土上轉(zhuǎn)換材料還擁有良好的光化學(xué)特性,使用壽命較長(zhǎng),并且對(duì)于生物兼容性良好等等優(yōu)勢(shì),能夠推動(dòng)檢測(cè)及治療技術(shù)的研發(fā)。本文主要對(duì)于稀土上轉(zhuǎn)換納米材料在生物醫(yī)學(xué)上面的應(yīng)用進(jìn)行研究,探索稀土上轉(zhuǎn)換納米材料在應(yīng)用上面所存在遌問(wèn)題,進(jìn)而提出針對(duì)性意見。

      【關(guān)鍵詞】稀土上轉(zhuǎn)換;生物監(jiān)測(cè);生物成像;疾病治療;生物醫(yī)學(xué)

      前言

          生物醫(yī)學(xué)是生物學(xué)與醫(yī)學(xué)理論知識(shí)與技能相互影響之后形成的學(xué)科,主要是通過(guò)應(yīng)用生物學(xué)有關(guān)技術(shù)解決生命科學(xué)及醫(yī)學(xué)方面所存在的問(wèn)題。生物醫(yī)學(xué)能夠讓人們對(duì)于生命成長(zhǎng)過(guò)程及活動(dòng)規(guī)律更加了解,進(jìn)而發(fā)現(xiàn)疾病發(fā)生與發(fā)展過(guò)程,這樣能夠?yàn)榧膊≈委熖峁┬碌姆较颉T谏镝t(yī)學(xué)研究中,在對(duì)于生命現(xiàn)象研究中經(jīng)常使用化學(xué)探針,其中熒光材料是常見化學(xué)探針。但是傳統(tǒng)熒光材料具有一定缺陷,對(duì)于生命體具有一定損害。稀土上轉(zhuǎn)換材料是一種新型材料,對(duì)于生命體損害較小,并且還能夠多重標(biāo)記,使用壽命較長(zhǎng),是生物醫(yī)學(xué)研究中的理想性材料。

      一、生物監(jiān)測(cè)領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用

      1.1基于稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的檢測(cè)

      稀土上轉(zhuǎn)換材料光源是由近紅外光激光器發(fā)出,能夠降低檢測(cè)對(duì)于細(xì)胞或者是組織的敢要。在1999年科研人員第一次制備出上轉(zhuǎn)換熒光材料,并且在前列腺組織檢測(cè)中應(yīng)用功能,之后上轉(zhuǎn)換納米材料開始逐漸被廣泛應(yīng)用到生物檢測(cè)中。在2013年,陳學(xué)元課題小組提出了一種新型上轉(zhuǎn)換生物檢測(cè)方式,利用將Yb與Er結(jié)合在上轉(zhuǎn)換納米顆粒中,對(duì)于抗生物素蛋白與腫瘤進(jìn)行檢測(cè)。多功能酶標(biāo)儀能夠發(fā)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換納米顆粒所發(fā)射出來(lái)的信號(hào),對(duì)于生物分子濃度進(jìn)行量化分析。本文在對(duì)于稀土上環(huán)環(huán)納米材料研究中,結(jié)合核酸適配體,通過(guò)潛在指紋檢測(cè)方式,利用水熱法合成,讓上轉(zhuǎn)換納米材料表面擁有一層油酸,油酸不僅僅能夠承擔(dān)起活性劑的功能,還能夠讓讓聚丙烯酸轉(zhuǎn)移到納米顆粒上面,進(jìn)而得到的上轉(zhuǎn)換納米顆粒不僅僅能夠溶解在水中,還能夠通過(guò)據(jù)活性分子與溶菌酶核算相匹配。核酸在對(duì)適配體高效結(jié)合中,能夠在近紅外光器下發(fā)出可見光源,所呈現(xiàn)出的指紋圖像能夠在微焦鏡頭下被記錄下來(lái),這種潛指紋檢測(cè)方式不僅僅能夠?qū)τ诓煌酥讣y進(jìn)行檢測(cè),還能夠?qū)Σ煌瑺顟B(tài)下人指紋檢測(cè)。潛指紋內(nèi)不僅僅具有自身所遺留下來(lái)的分泌物,還具有一定化學(xué)物質(zhì),能夠高效應(yīng)用在刑事偵查上面[1]。

      1.2基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的檢測(cè)

      上轉(zhuǎn)換納米材料的熒光共振能量轉(zhuǎn)移分析技術(shù)是被著名研究人員kuningas所提出的,并且能夠抗生蛋白鏈菌作為能量源頭,對(duì)于生物素進(jìn)行高效率的檢測(cè),同時(shí)在UC-FRET上面廣泛應(yīng)用。貴金屬納米顆粒表面具有等離子體共振特點(diǎn),并且消光系數(shù)較高,這些材料在應(yīng)用到上轉(zhuǎn)換納米材料中,能夠有效提高檢測(cè)過(guò)程中受到背景熒光的干擾,提高檢測(cè)精準(zhǔn)性,因此貴金屬納米顆粒經(jīng)常被稱之為能量受體,在生物檢測(cè)中廣泛應(yīng)用[2]。

      二、生物成像領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用

      2.1體內(nèi)深層組織的熒光成像

      稀土上轉(zhuǎn)換納米材料所使用的光源在組織內(nèi)部擁有良好的穿透性,并且生命體不會(huì)受到熒光的損害,結(jié)果檢測(cè)是生命體自身所攜帶的熒光不會(huì)干擾結(jié)果,因此稀土上轉(zhuǎn)換納米材料可以說(shuō)是生物醫(yī)學(xué)成像分析中的最佳材料。研究人員通過(guò)使用PEI覆蓋納米顆粒的方式,首次對(duì)于動(dòng)物生命體進(jìn)行了生物成像檢測(cè),檢測(cè)結(jié)果表示稀土上轉(zhuǎn)換材料與傳統(tǒng)量子點(diǎn),在對(duì)于動(dòng)物體內(nèi)深層次成像上面具有顯著優(yōu)勢(shì)。為了能夠提高稀土上轉(zhuǎn)換材料在生命體內(nèi)的穿透深度,提高成像精確度,需要對(duì)于稀土上轉(zhuǎn)換納米材料可見光波長(zhǎng)調(diào)節(jié)到紅光去內(nèi),這樣所發(fā)出出來(lái)的波長(zhǎng)散射及吸收都較低,也不容易受到生命體自身所攜帶的熒光干擾,對(duì)于體內(nèi)深層組織熒光成像具有重要作用。多路復(fù)用成像是現(xiàn)在對(duì)于生物體成像上面應(yīng)用最為廣泛的一種方法,伴隨著稀土上轉(zhuǎn)換材料不斷深入性建設(shè)及開發(fā),各種元素在稀土上轉(zhuǎn)換內(nèi)應(yīng)用也更加精準(zhǔn),并且能夠呈現(xiàn)出多個(gè)發(fā)射峰[3]。

      2.2雙模態(tài)成像

      現(xiàn)在對(duì)于上轉(zhuǎn)換熒光成像與MRI結(jié)婚研究最為光熱點(diǎn)課題,就是構(gòu)建雙模態(tài)成像探針,并且將探針應(yīng)用到生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域內(nèi)。熒光成像能夠顯著提高生物成像的精準(zhǔn)度與靈敏度,并且對(duì)于生命體組織穿透深淺度能夠調(diào)節(jié)。于熒光成像相比較,MRI能夠有效提高對(duì)于生命體內(nèi)的分辨率,但是所擁有的靈敏度較低,因此需要解決熒光成像與核磁共振成像的優(yōu)點(diǎn),所形成的雙模態(tài)探針不僅僅擁有較高的靈敏度,分辨率與穿透深度能夠顯著提高。近幾年,對(duì)于雙模態(tài)成像探針的稀土上轉(zhuǎn)換納米材料制備方面已經(jīng)進(jìn)行了一些研究。最為常見的有兩種方式,第一種就是分子的功能化,也就是將配合物等造影劑因公到上轉(zhuǎn)換納米顆粒表面上,進(jìn)而形成雙模態(tài)成像復(fù)合探針;第二種就是磁性材料與上轉(zhuǎn)換納米材料的復(fù)合[4]。

      三、結(jié)論

      本文對(duì)于稀土上轉(zhuǎn)換納米材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域上的應(yīng)用功能進(jìn)行了簡(jiǎn)單分析,也就是生物檢測(cè)與生物成像上的應(yīng)用。稀土上轉(zhuǎn)換納米材料在實(shí)際應(yīng)用中由于能夠有效降低生物體自身熒光對(duì)于檢測(cè)的干擾,能夠顯著提高檢測(cè)的靈敏性,并且還能夠?qū)⒏鞣N成像方式應(yīng)用功能在探針上面,在藥物輸送及治療上面擁有良好的前景。但是稀土上轉(zhuǎn)換納米材料在生物醫(yī)學(xué)內(nèi)應(yīng)用還面對(duì)較多的挑戰(zhàn)。

      【參考文獻(xiàn)】

      [1]單爽,吳昊,譚明乾,馬小軍.稀土上轉(zhuǎn)換熒光納米材料的制備與生物應(yīng)用[J].生物化學(xué)與生物物理進(jìn)展,2013,10:925-934.

      [2]張瑞銳,高源,唐波.稀土摻雜氟化物納米材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光特征及其生物應(yīng)用[J].分析科學(xué)學(xué)報(bào),2010,03:353-357.

      [3]彭葉青,李志豪,劉子恩,袁荃.核-殼型稀土上轉(zhuǎn)換納米材料的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用[J].中國(guó)科學(xué):化學(xué),2015,11:1159-1177.

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