2013报告(2013-9-27a).pptx

多功能纳米发光及其 在生物医学中的应用 孔祥贵 xgkong14@ciomp.ac.cn Tel.: 0431-8676313;主要内容 研究背景 量子点及其生物医学中的应用 发光上转换纳米技术及其在生物医 学中的应用 我们的工作 展望 ;什么是发光?;什么是纳米技术?;研究背景;;天然和人造纳米技术;为什么纳米技术成为当今的热点?;科技的发展: 两次产业革命 蒸汽机使人类进人工业时代， 晶体管使人类进人信息时代。 人类史上的第三次产业革命? ;研究现状与发展趋势 ;研究现状与发展趋势 ; 直径在1-100 nm 之间 高度结晶 表面修饰 尺寸相关的性质;势阱中的粒子: ;发光量子点的特点;1 min.;荧光稳定的多色生物标记和成像;一、制约其应用的关键科学问题： 1、生物分子在紫外至可见光谱区存在强吸收和生物荧光。 2、激发光与生物分子相互作用导致分子结构和构象破坏。 2、光激发量子点同时也激发生物自荧光，降低信噪比。 3、不同尺度量子点间及其与生物分子间的耦极-耦极作用 导致多标应用无法精确量化分析。 4、软物资与硬 物资相互作用导致结构与构象及其能量的变化。 5、生物分子与光和氧分子的相互作用问题。;生物医学应用的实际需求与发展趋势;纳米技术生物医学应用;2 肿瘤治疗 方 法：手术、化疗、放疗、光动力治疗 问 题：身体重创,治愈率低,毒副作用大,降低免疫力,易产生并发症。;;病例1：PDT治疗喉癌;;;掺杂离子的浓度猝灭 是制约所有掺杂发光材料材料应用的关键科学问题; 发光上转换纳米材料与物理 ——重点研究高掺杂、调控能量、解决效率 生物医学纳米发光材料与器件及物理 ——重点组装功能纳米器件（包括生物及光电应用） 发光生物标记和无标记纳米结构光纤生物传感器 ——重点研究重大疾病早期预警（诊断）新方法 光子纳米晶诊断和无创可视化治疗一体化新技术 ——重点研究肿瘤及艾滋病无创可视化治疗技术 ;;1-2. 量子点标记TK基因的示踪;;;;光子上转换纳米晶及其肿瘤光动力治疗应用;2-1、高掺杂，提高效率研究。科学目标：实现最高效率;NaYF4:Yb, Er(?15nm)纳米晶的TEM 单分散、小尺度;高发光效率是所有材料应用的前提。 掺杂稀土离子的浓度猝灭是制约发光材料发光效率的关键科学问题。 自稀土离子发光上转换概念提出40多年以来，无法突破发光中心（例如Er）2%的局限 解决浓度猝灭问题，实现5%高掺杂;2-3. 808 nm激发的上转换纳米晶的制备及生物应用;光动力 治疗;2-5. 光子上转换与RB的荧光共振能量传递产生1O2; 2-6 共聚焦上转换发光成像 JAR人绒毛膜癌细胞，叶酸受体（FR）高表达 ;2-7 三维多细胞肿瘤球的体外培养与上转换发光标记成像研究;2-8 上转换纳米粒子的生物功能化修饰（UCNPs-Ab）;2-9、;2-10、;2-11、;CAM优点： 无免疫排斥 易于观察和成像 便宜易得，操作简单;2-13. 上转换纳米晶到量子点荧光共振能量传递的分子光开关;a. 不同浓度BSA引起的UCNPs-antiBSA IgG/BSA-QDs体系荧光光谱变化 b. I580/I540与BSA浓度呈线性关系;2-14. 基于纳米局域化的近红外光子上转换光敏剂的肿瘤治疗;2-14. 基于纳米局域化的近红外光子上转换光敏剂的肿瘤治疗;2-15. 基于纳米局域化的近红外光子上转换光敏剂的肿瘤治疗; ;3-1、基础与应用研究目标;3-2、重大疾病应用可视化治疗方法学研究的目标;3-3、短期内实现临床应用的目标; 展望