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酸响应型稀土基双模态成像纳米探针的合成及性能研究

摘要

恶性肿瘤仍然是当前社会中致死率最高的疾病之一，对人类的生命健康构成严重威

胁。光学成像，尤其是荧光成像与光声成像，具有高时空分辨率和高灵敏度，是近年来

热点的非侵入性的成像方法。此外，肿瘤微环境与正常组织相比具有弱酸性的特点。基

于这种特征，本研究旨在以稀土基纳米粒子为基础，设计合成酸响应型复合纳米粒子，

以在减少副作用为目标的同时实现高效光声/近红外二区荧光双模态成像。

在镱基纳米粒子上涂敷树枝状介孔二氧化硅（DMSN）并负载金纳米粒子，最后包

覆碳酸钙得到一种肿瘤弱酸性响应微气泡自增强纳米平台LDNP@DMSN-Au@CaCO3

（LDACs），解决传统成像纳米平台成像准确性不足以及成像信号较弱等问题。镱基纳

米粒子在980nm激光激发下实现下转换发射，产生明亮的近红外二区荧光，实现深层

组织的荧光成像。同时还会产生上转换发射，可通过荧光共振能量传递效应作为光声造

影剂金纳米粒子的能量供体，从而实现能量自传递的近红外二区荧光/光声双模态成像。

外层包覆的碳酸钙纳米粒子可在肿瘤弱酸性环境下降解并产生二氧化碳微气泡，随着碳

酸钙壳层的脱落，使得荧光信号逐渐恢复；产生的二氧化碳微气泡可以通过气泡空化效

应实现光声信号的放大。这种“自增强”的双模态成像探针为肿瘤成像提供了一个新策

略。

利用沸石咪唑框架材料（ZIF-8）具有酸不稳定性以及良好的水溶分散性的特点，构

建了一种肿瘤弱酸性刺激的聚多巴胺（PDA）包覆ZIF-8封装钇基纳米粒子双模态成像探

针LDNP-ZIF-8@PDA（LDZPs），首先通过溶剂热法合成核壳结构的钇基纳米粒子，然

后将纳米粒子封装在由ZIF-8组成的基质中，并包覆一层聚多巴胺，得到的LDZPs纳米探

针具有pH响应性，当置于肿瘤微环境相似的酸性生理溶液中时，随着ZIF-8的逐步分解，

其外层包覆的PDA会相应脱落，同时精准释放ZIF-8结构内部封装的钇基纳米粒子。起初

由于光声造影剂PDA与钇基纳米粒子争夺808nm处的激发光，导致了钇基纳米粒子的荧

光猝灭以及光声信号的产生，随着时间的延长，PDA的脱落使得荧光信号逐渐恢复，而

光声信号逐渐减弱。这种具有酸响应激活的双模态成像智能平台在精准检测中具有很大

的应用前景。

关键词：酸响应；稀土基纳米粒子；下转换；光声成像；近红外二区荧光成像

酸响应型稀土基双模态成像纳米探针的合成及性能研究

Abstract

Malignanttumorisstilloneofthemostdeadlydiseasesinthecurrentsociety,whichposes

aseriousthreattohumanlifeandhealth.Opticalimaging,especiallyfluorescenceimagingand

photoacousticimaging,withhighspatialandtemporalresolutionandhighsensitivity,isahot

non-invasiveimagingmethodinrecentyears.Inaddition,thetumormicroenvironmentisless

acidicthanthatofnormaltissues.Basedonthischaracteristic,thisstudyaimstodesignand

synthesizeacid-responsivecompositenanoparticlesonthebasisofrare-earthbased

nanoparticles,inordertoachieveefficientphotoacoustic/near-infraredtwo-regionfluorescence

dual-modeimagingwhilereducingsideeffects.

Firstly,dendriticmesopor