核壳型稀土上转换纳米材料及其生物医学应用

来源期刊：材料导报2019年第13期

论文作者：冯爱玲 徐榕 王彦妮 张亚妮 林社宝

文章页码：2252 - 2259

关键词：核壳结构;稀土上转换发光;纳米粒子;生物成像;疾病治疗;

摘    要：稀土上转换纳米材料因具有能将近红外光转化为可见光的光学性质,在显示、探测尤其是生物医学等领域有着广泛的应用。但由于上转换发光机制的局限性以及稀土离子的电子跃迁特性,稀土上转换纳米材料的荧光量子产率很低,这极大地限制了该材料的发展。因此,寻找可以有效提高稀土上转换纳米材料发光效率的方法尤为重要。通过制备核壳型稀土上转换纳米材料,可以抑制稀土上转换材料的表面猝灭、钝化内核表面的晶格缺陷、隔离外界不利因素的干扰,从而大幅提高材料的上转换效率。同时可赋予材料一系列优异的性能。,例如:表面包覆单层壳层可以改变材料表面的亲水性,而包覆多层壳层能使上转换材料集诊疗功能于一体。本文从稀土离子以及上转换发光方式的特点入手,分析了稀土上转换纳米材料的缺陷,阐述了几种较为常用的稀土上转换纳米材料制备方法的优缺点,重点介绍了几种近年来研究较为广泛的核壳结构,包括惰性核壳结构、活性核壳结构和多层核壳结构。分别对这三类核壳结构材料的结构特点和应用现状进行总结,并探讨了它们对稀土上转换纳米材料起到的作用。指出惰性壳层对稀土上转换纳米材料的主要作用是隔离外界环境干扰以及降低材料表面活性,活性壳层可通过在外壳中掺杂不同的离子来引入新的功能。在稀土上转换纳米材料表面包覆多层壳层,一方面能够有效防止离子跃迁减少荧光猝灭;另一方面通过制备多层壳层可以充分利用稀土材料以及各种治疗方式的优点,为制备诊疗一体化纳米治疗平台提供新的思路。最后综述了核壳型稀土上转换纳米材料在深层组织成像、多模式成像、药物传输、光热疗法和光动力疗法方面取得的研究进展,提出核壳型稀土上转换纳米材料在发展过程中存在外壳与内核的结合强度不易控制、最佳外壳包覆厚度尚未明确以及材料还未工业化等问题,展望了今后的研究重点应放在深入探索核壳结构的作用机理上,从原理出发找到更加高效的壳层制备手段,进一步拓展核壳型稀土上转换纳米材料在生物医学领域的应用。