隋晶婷 陳子禹 劉桂霞 宋 超 董相廷

(長春理工大學(xué)化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院，應(yīng)用化學(xué)與納米技術(shù)吉林省高校重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，長春 130022)

0 引 言

近年來，鑭系元素?fù)诫s的上轉(zhuǎn)換納米晶的發(fā)光性能和潛在應(yīng)用受到了研究者的廣泛關(guān)注[1-7]。稀土氟化物具有較低的聲子能量以及較小的能量損耗，成為常用的上轉(zhuǎn)換發(fā)光材料的基質(zhì)[8-15]。其中BaGdF5作為稀土氟化物中的一種，由于Gd3+特殊的4f電子構(gòu)型，使其具有出色的發(fā)光和順磁特性[16-18]。

銀納米粒子具有表面等離子共振吸收[19]、較大的原子序數(shù)[20]、較長的成像時(shí)間和光熱轉(zhuǎn)換性能[21-22]，有潛力應(yīng)用于計(jì)算機(jī)斷層掃描(CT)成像和腫瘤細(xì)胞的光熱治療領(lǐng)域[23]。目前，對(duì)腫瘤進(jìn)行光熱治療的前期、中期和后期同時(shí)成像的納米診療試劑引起了人們的重視[24-28]。這種試劑能夠?qū)⒊上窈凸鉄嶂委熃Y(jié)合[29-31]，顯著提高光熱治療的效率[32-34]。將具有光熱治療效果的銀納米粒子同具有上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米晶結(jié)合，合成具有磁-光-熱多功能的復(fù)合納米材料有潛力成為一種多模式成像的診療試劑，應(yīng)用于多模式成像指導(dǎo)的光熱治療領(lǐng)域。

采用一種簡(jiǎn)單的液相法制備了核殼結(jié)構(gòu)的Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料，這種納米復(fù)合材料結(jié)合了光熱治療和雙模式成像功能，有潛力成為一種新型的納米診療平臺(tái)。研究了納米復(fù)合材料的磁、光、熱特性，通過MTT試驗(yàn)確定納米復(fù)合材料的生物相容性，進(jìn)一步研究了納米復(fù)合材料的雙模式成像以及在對(duì)腫瘤細(xì)胞的光熱治療領(lǐng)域的應(yīng)用。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 Ag納米粒子的制備

將200 mg的AgNO3和1 g PVP(K30)溶解在35 mL乙二醇中，于室溫下持續(xù)攪拌得到混合溶液，隨后將其加熱到130℃，持續(xù)反應(yīng)1 h，混合物被冷卻至室溫。產(chǎn)物用大量的丙酮沉淀，然后離心分離(8 000 r·min-1，10 min)，再用去離子水和乙醇分別洗滌3次，得到Ag納米粒子，將其分散在乙醇中，備用。

1.2 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的制備

首先向稀土氧化物(0.01 mol的 Gd2O3、0.005 mol的Yb2O3和Ho2O3)中分別加入15 mol·L-1硝酸溶液，在加熱攪拌下使其溶解，除去多余硝酸后，在室溫下分別加入100 mL去離子水，配成濃度為0.1 mol·L-1的 Gd(NO3)3、0.05 mol·L-1的 Yb(NO3)3和Ho(NO3)3溶液。取50 mL制備的Ag納米粒子溶液，在攪拌過程中加入3 mmol檸檬酸鈉，隨后加入已配制 的 2.34 mmol Gd(NO3)3、0.6 mmol Yb(NO3)3、0.06 mmol Ho(NO3)3溶液，在室溫下持續(xù)攪拌30 min。取0.488 52 g的BaCl2·2H2O直接加入到上述溶液中，繼續(xù)攪拌5 min，最后逐滴加入10 mL的NH4F(2.1 mol·L-1)，室溫下攪拌 1 h。在 8 000 r·min-1轉(zhuǎn)速下將生成的產(chǎn)物離心收集。隨后用去離子水和乙醇洗滌3次后，將沉淀放入60℃干燥箱中干燥6 h得到樣品。

1.3 表征方法

采用Bruker D8 FOCUS型X射線衍射儀(XRD)對(duì)樣品的相結(jié)構(gòu)和純度進(jìn)行分析，Cu Kα輻射(λ=0.154 056 nm)，測(cè)量的角度(2θ)范圍為 10°～90°，掃描速度為6°·min-1，工作電壓為30 kV，工作電流為20 mA。采用JSM-7610F型場(chǎng)發(fā)射環(huán)境掃描電子顯微鏡(SEM)和JEOL-2000EX型透射電子顯微鏡(TEM)，對(duì)樣品的形貌和尺寸進(jìn)行分析，工作電壓為15 kV。采用FEI公司生產(chǎn)的OXFORD ISIS-300型能量色散光譜儀對(duì)樣品組成進(jìn)行分析。采用SHIMADZU UV-2450型分光光度計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行紫外-可見吸收光譜測(cè)試，波長范圍為200～1 000 nm。采用HITACHI F-7000型熒光光譜儀對(duì)樣品進(jìn)行熒光分析，以MWLW 980 nm半導(dǎo)體激光器作為激發(fā)光源，光電倍增管(PMT)電壓為700 V。采用美國生產(chǎn)的MPMS SQUID XL型振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)對(duì)樣品進(jìn)行磁性分析，外加磁場(chǎng)范圍為-20～20 kOe。采用980(1.2 W·cm-2)和808 nm激光器(1.0 W·cm-2)對(duì)一系列不同濃度樣品的水溶液進(jìn)行照射，水溶液溫度的變化分別通過HTC3500C溫度傳感器和紅外熱成像相機(jī)進(jìn)行記錄。

1.4 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)

采用MTT比色法對(duì)樣品的生物相容性進(jìn)行評(píng)估，以HeLa細(xì)胞作為實(shí)驗(yàn)細(xì)胞。首先，將HeLa細(xì)胞在96孔板中于5%(V/V)CO2和37℃的環(huán)境下培養(yǎng)24 h；然后將細(xì)胞與不同濃度的樣品溶液繼續(xù)培養(yǎng)24 h，每個(gè)濃度做3組平行實(shí)驗(yàn)；最后將100μL溶解在磷酸鹽緩沖溶液(PBS)中的MTT加入到每一個(gè)孔中，孔板在37℃下繼續(xù)培養(yǎng)4 h，培養(yǎng)結(jié)束后，用PBS溶液進(jìn)行清洗，再向每個(gè)孔中加入150μL的二甲基亞砜(DMSO)。利用酶標(biāo)儀在波長為490 nm下測(cè)量吸收值。細(xì)胞活性計(jì)算公式:其中，CV為細(xì)胞存活率；ODNCs為與納米復(fù)合材料共同培養(yǎng)的HeLa細(xì)胞在酶標(biāo)儀檢測(cè)下的吸光度；OD為未處理的對(duì)照組的HeLa細(xì)胞在酶標(biāo)儀檢測(cè)下的吸光度。

1.5 上轉(zhuǎn)換熒光成像(UCL)實(shí)驗(yàn)

采用外接一個(gè)980 nm激光器的共聚焦熒光顯微鏡來觀察細(xì)胞的體外上轉(zhuǎn)換熒光成像。首先，HeLa細(xì)胞被種在6孔板上，在5%(V/V)CO2和37℃的環(huán)境下培養(yǎng)24 h；將細(xì)胞用PBS洗滌3次后，再加入所制備的樣品繼續(xù)培養(yǎng)6 h；最后用PBS洗滌將多余的樣品去除。通過共聚焦顯微鏡記錄細(xì)胞的明亮場(chǎng)和上轉(zhuǎn)換熒光成像圖片。

1.6 CT實(shí)驗(yàn)

采用CT成像系統(tǒng) (Bruker)來測(cè)試細(xì)胞的體外CT成像。首先將制備的樣品和碘比醇分散在去離子水中形成不同濃度的水溶液，將其倒入2 mL的離心管中放入CT成像系統(tǒng)。成像參數(shù)如下:厚度為0.9 mm，電壓為82 kV，管電流為500μA。

1.7 光熱治療(PTT)實(shí)驗(yàn)

采用熒光素二乙酸酯(FDA)/普羅匹定(PI)共染實(shí)驗(yàn)評(píng)估納米復(fù)合材料的光熱治療效果。首先，HeLa細(xì)胞被種在96孔板上，在37℃下培養(yǎng)24 h；然后與樣品在同樣的環(huán)境下繼續(xù)培養(yǎng)12 h。用808 nm激光照射共同培養(yǎng)過后的細(xì)胞5 min；最后將處理后的細(xì)胞用FDA和PI共同染色30 min。通過共聚焦熒光顯微鏡記錄細(xì)胞的生存死亡比。

2 結(jié)果與討論

2.1 X射線衍射(XRD)分析

圖1為所制備樣品的XRD圖。圖1(a)表明所制備的Ag納米粒子的所有衍射峰的位置和強(qiáng)度都與Ag的標(biāo)準(zhǔn)卡片(PDF No.04-0783)相匹配，沒有其他衍射峰出現(xiàn)，說明所制備的Ag納米粒子為立方相。由圖 1(b)可知，所制備的 BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米粒子在 26°、30°、43°、51°和 53.5°處有衍射峰出現(xiàn)， 分別對(duì)應(yīng)立方相 BaGdF5的 (111)、(200)、(220)、(311)和(222)晶面，衍射峰的數(shù)據(jù)與立方相的BaGdF5(PDF No.24-0988)基本一致，同時(shí)觀察到衍射峰向高角度位移，這是由于Yb3+、Ho3+的離子半徑小于Gd3+的離子半徑，Yb3+、Ho3+摻入到晶格中取代Gd3+后導(dǎo)致晶胞體積的縮小，從而使得納米復(fù)合材料的衍射峰相對(duì)于BaGdF5的標(biāo)準(zhǔn)卡片向高角度發(fā)生位移。圖1(c)中可以觀測(cè)到BaGdF5的衍射峰和Ag的衍射峰，說明合成了 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料。

圖 1 (a)Ag納米粒子,(b)BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米粒子,(c)Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納 米 復(fù) 合 材 料 的 XRD圖以及Ag和BaGdF5的標(biāo)準(zhǔn)卡片F(xiàn)ig.1 XRD patterns of the samples(a)Ag nanoparticles,(b)BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanoparticles and(c)Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites;Standard cards of Ag(PDF No.04-0783)and BaGdF5(PDF No.24-0988)

2.2 電子顯微鏡和能譜分析

圖2 (a)為制備的Ag納米粒子的SEM照片，從圖中可以看出Ag納米粒子為球形，表面光滑，結(jié)合圖2(b)的粒徑分布直方圖可知Ag納米粒子的平均直徑為 77 nm。 由 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的SEM照片(圖2(c))可知包覆后顆粒仍為球形，表面粗糙。結(jié)合納米復(fù)合材料的粒徑分布直方圖(圖2(d))可知，復(fù)合材料的平均直徑增大，約為106 nm。為了更清晰地觀察其形貌，對(duì)其進(jìn)行了TEM測(cè)試。由圖2(e)的TEM照片可見明顯的核殼結(jié)構(gòu)，殼層厚度約為14 nm，進(jìn)一步說明Ag納米粒子表面包覆上了 BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米粒子。 圖 2(f)的 EDS 分析表明納米復(fù)合材料包含 F、Er、Ba、Gd、Yb、Ag、Si和 Au元素(Au元素來源于制樣過程中的噴金過程)。上述結(jié)果證明成功合成了 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料。

2.3 光學(xué)性質(zhì)分析

圖2 Ag納米粒子 (a,b)和Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料 (c,d)的SEM照片和粒徑分布直方圖;Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料的TEM照片 (e)和EDS能譜圖 (f)Fig.2 SEM images and histograms of size distribution of Ag nanoparticles(a,b)and Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites(c,d);TEM image(e)and EDS spectrum(f)of Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites

圖 3 是 BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米粒子和 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜圖。從圖中可以看出樣品中均存在2個(gè)發(fā)射譜帶，分別位于540和647 nm，對(duì)應(yīng)Ho3+離子的5S2/5F4-5I8和5F5-5I8躍遷。 與 BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米粒子相比，復(fù)合粒子的上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度降低，并且540 nm的綠光發(fā)射下降明顯。結(jié)合圖3(c)的Ag納米粒子的紫外-可見吸收光譜圖分析，Ag納米粒子在428 nm附近強(qiáng)的局部表面等離子體共振吸收峰與BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米粒子的綠光發(fā)射部分重疊，造成了二者之間的能量傳遞，BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米 粒子作為能量給體，Ag納米粒子為能量受體，在980 nm激發(fā)下，BaGdF5∶Yb3+，Ho3+發(fā)射的綠光部分被 Ag 納米粒子吸收，導(dǎo)致綠光發(fā)射強(qiáng)度明顯降低。

為了分析 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程，研究了納米復(fù)合材料中Ho3+的特征躍遷的發(fā)射強(qiáng)度(IUC)隨泵浦功率(P)的變化，二者關(guān)系如下:

圖 3 BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米粒子 (a)和 Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料 (b)的上轉(zhuǎn)換發(fā)射光譜(λex=980 nm);Ag納米粒子的紫外可見吸收光譜(c)Fig.3 Upconversion emission spectra(λex=980 nm)of BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanoparticles(a)and Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites(b);UV-Vis spectrum of Ag nanoparticles(c)

其中n代表光子數(shù)。圖4為泵浦功率對(duì)Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料發(fā)光強(qiáng)度的雙對(duì)數(shù)點(diǎn)圖。從圖中可以看出納米復(fù)合材料在5S2/5F4-5I8(540 nm)躍遷和5F5-5I8(647 nm)躍遷處的斜率分別為1.64和1.89，均接近于 2，說明 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的Ho3+的紅光和綠光躍遷為雙光子過程。

圖4 Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料的綠光和紅光發(fā)射強(qiáng)度的功率依賴關(guān)系圖Fig.4 Pump power dependence diagram of green and red emission intensity of Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites

圖 5 是 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料可能的上轉(zhuǎn)換發(fā)光過程和能量傳遞示意圖。Yb3+離子先吸收980 nm的光子，躍遷到2F5/2能級(jí)，處于激發(fā)態(tài)的Yb3+離子通過能量的轉(zhuǎn)移(ET)傳遞給Ho3+離子，Ho3+離子吸收能量，產(chǎn)生了綠光(540 nm，5S2/5F4-5I8)和紅光(647 nm，5F5-5I8)發(fā)射。由于Ag納米粒子的等離子體共振(SPR)吸收峰同Yb3+/Ho3+的綠光發(fā)射有重疊，使兩者之間發(fā)生能量傳遞。

圖5 Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料的上轉(zhuǎn)換過程的能級(jí)圖Fig.5 Energy level diagrams of upconversion process of Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites

2.4 磁性分析

圖 6 為 BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米粒子和 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的磁滯回線，從圖中可知，在室溫下的納米粒子和復(fù)合材料均呈現(xiàn)順磁性，磁化強(qiáng)度分別為1.28和1.16 emu·g-1。磁化強(qiáng)度的降低歸因于引入了不具有磁性的貴金屬Ag后，降低了磁性物質(zhì)所占的比例。

圖 6 BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米粒子 (a)和 Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料 (b)的磁滯回線Fig.6 Hysteresis loops of BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanoparticles(a)and Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites(b)

2.5 光熱性能分析

為了證明 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的熱效應(yīng)，將其水溶液用980 nm激光進(jìn)行照射，測(cè)量其溫度變化。圖7(a)顯示了用980 nm激光照射10 min 后去離子水、BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米粒子、Ag納米粒子和 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合粒子溶液的溫度變化。從圖中可以看出去離子水和BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米粒子的溫度從19℃分別上升到23和24℃，同時(shí)，Ag納米粒子的溫度從19℃上升到31.8℃，而 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的溫度則從19℃增加到了39℃，說明納米復(fù)合材料溫度上升的主要原因是Ag納米粒子吸收光后轉(zhuǎn)變?yōu)闊崃俊?同時(shí)研究了不同濃度的 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的水溶液在980 nm激光照射10 min后的溫度變化關(guān)系圖(圖7(b))。從圖中可以看出隨著納米復(fù)合材料濃度的增加，懸浮液溫度上升，這說明改變 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的濃度，其溫度也會(huì)發(fā)生改變。圖7(c)為在808 nm激光照射下，Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的近紅外成像照片。Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料在 808 nm NIR照射5 min后溫度從22.0℃上升到59.1℃，并且隨著輻射時(shí)間的增加，納米復(fù)合材料的溫度會(huì)繼續(xù)上升。 這表明 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料有望應(yīng)用于腫瘤細(xì)胞的光熱治療領(lǐng)域。

圖7 在980 nm激光照射下,去離子水、BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米粒子，Ag納米粒子和Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合粒子的溫度變化曲線 (a);不同濃度的Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料的升溫變化曲線 (b);808 nm激光照射下納米復(fù)合材料的近紅外成像照片(c)Fig.7 Temperature variation curves of water,BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanoparticles,Ag nanoparticles and Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites(a);Heating effect of nanocomposites with different concentrations of Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+(b)under 980 nm laser irradiation;Infrared images of nanocomposites under 808 nm irradiation(c)

2.6 MTT實(shí)驗(yàn)分析

細(xì)胞毒性是材料能否應(yīng)用于生物領(lǐng)域的關(guān)鍵因素，選用HeLa細(xì)胞作為試驗(yàn)細(xì)胞進(jìn)行MTT試驗(yàn)評(píng)估 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的毒性。 圖 8是利用不同濃度的 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料分別培養(yǎng)HeLa細(xì)胞24 h。從圖中可以看出納米復(fù)合材料的濃度達(dá)到1 mg·mL-1時(shí)，細(xì)胞成活率可以達(dá)到 79%。MTT 試驗(yàn)說明 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料對(duì)細(xì)胞的毒性很小，可以應(yīng)用于生物領(lǐng)域。

圖8 HeLa細(xì)胞同不同濃度的Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料共同培養(yǎng)24 h的細(xì)胞活性直方圖Fig.8 Cell viability histogram of HeLa cells incubated with different concentrations of Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites for 24 h

2.7 上轉(zhuǎn)換熒光成像

選取HeLa細(xì)胞作為對(duì)象，研究了Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料的上轉(zhuǎn)換熒光成像。將納米復(fù)合材料加入到細(xì)胞中培養(yǎng)6 h后，采用共聚焦熒光顯微鏡可采集到細(xì)胞呈現(xiàn)明亮的綠光信號(hào)(圖9(b))，并且從圖9(c)中觀察到細(xì)胞吸收了納米復(fù)合材料，材料存留在細(xì)胞質(zhì)中，表明所制備的納米復(fù)合材料能夠應(yīng)用于癌細(xì)胞的上轉(zhuǎn)換成像研究。

圖9 同Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料共同培養(yǎng)的HeLa細(xì)胞在980 nm激光照射下的上轉(zhuǎn)換成像照片F(xiàn)ig.9 UCL imaging images of HeLa cells incubated with Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites under 980 nm excitation

2.8 CT成像

Ag和Gd元素具有較大的原子序數(shù)，能夠成為CT成像的造影劑，測(cè)試了不同濃度的商用造影劑碘比醇ガ和 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料(NCs)的CT成像照片，如圖10(a)所示。CT信號(hào)強(qiáng)度隨著樣品濃度(C)的增加而增強(qiáng)。圖10(b)為不同濃度的Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料和碘比醇對(duì)應(yīng)的hounsfield unites(HU)值，分別用 k1和 k2來表示斜率。由該圖可見，k1和k2分別為10.86和5.0，說明同碘比醇相比，納米復(fù)合材料具有較高的CT造影能力。因此，納米復(fù)合材料能夠作為CT成像的造影劑。

圖10 不同濃度的Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料和碘比醇的CT圖像 (a)和HU值的線性對(duì)比圖 (b)Fig.10 CT imaging images(a)and HU values(b)of Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites and iobitridol with different concentrations(a)

2.9 光熱治療分析

由于Ag納米粒子具有光熱轉(zhuǎn)換性質(zhì)，為了證實(shí)復(fù)合材料能夠作為光熱治療試劑使用，采用FDA/PI共染研究來評(píng)估其光熱治療效果。將HeLa細(xì)胞同納米復(fù)合材料共同培養(yǎng)后在808 nm激光下照射5 min，通過共聚焦熒光顯微鏡進(jìn)行表征(圖11)。由圖可見，在磷酸鹽緩沖溶液控制組中，用808 nm激光照射，細(xì)胞沒有明顯的死亡現(xiàn)象。將納米復(fù)合材料同HeLa細(xì)胞共同培養(yǎng)，沒有激光照射時(shí)，HeLa細(xì)胞幾乎沒有死亡，這也說明納米復(fù)合材料具有很好的生物相容性。當(dāng)用808 nm激光照射后，發(fā)現(xiàn)大量細(xì)胞死亡。說明納米復(fù)合材料在NIR照射下會(huì)產(chǎn)生熱，生成的熱足以殺死大部分腫瘤細(xì)胞。進(jìn)一步說明了 Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料有潛力應(yīng)用于光熱治療領(lǐng)域。

圖11 Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+納米復(fù)合材料共同培養(yǎng)的FDA/PI共染的HeLa細(xì)胞在808 nm激光照射5 min后的共聚焦圖像Fig.11 Confocal images of FDA/PIco-staining HeLa cells incubated with Ag@BaGdF5∶Yb3+,Ho3+nanocomposites under 808 nm laser irradiation for 5 min

3 結(jié) 論

通過簡(jiǎn)單的液相法成功合成了核殼結(jié)構(gòu)的Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料。 該復(fù)合材料為球形，平均直徑為106 nm。同時(shí)具有良好的生物相容性、順磁性、上轉(zhuǎn)換發(fā)光和光熱轉(zhuǎn)換性能，可應(yīng)用于上轉(zhuǎn)換熒光成像、CT成像。在NIR照射下，納米復(fù)合材料能夠生成大量的熱，有效殺死癌細(xì)胞。因此Ag@BaGdF5∶Yb3+，Ho3+納米復(fù)合材料在腫瘤細(xì)胞的雙模式成像指導(dǎo)的光熱治療方面有潛在的應(yīng)用。