S科学研究Scientific research

科研成果
您的当前位置:主页 > 科学研究 > 科研成果 > 正文
我院在构建近红外响应的荧光共振能量转移体系研究取得重要进展
发布时间:2017-11-21 10:46    阅读次数:
      超氧自由基(O2-•)、单线态氧(1O2)和羟基自由基(•OH)等这些活性氧类物质不但可以对细胞内DNA、溶酶体、线粒体等造成损伤,导致细胞坏死,进而用于肿瘤治疗;而且能够将水中的有机物降解为CO2 和H2O,应用于环境化学与能源领域。光激活产生ROS的材料研究一直是纳米医学与环境化学等领域的研究热点之一。近红外光由于可以更好地穿透人体组织,避免人体中的水分和血红蛋白对其吸收作用而到达深部的肿瘤组织;而且近红外光相比于可见光和紫外光对人体常细胞和组织的伤害更小。因此,近红外光下激活产生ROS的催化纳米材料体系由于其独特的优点引起了学术界广泛的研究兴趣。近红外光响应的上转换纳米粒子(UCNPs)已广泛应用于生物医学领域,合金的II-VI族复合半导体具有较好的光稳定性以及光活性。由于UCNPs粒子与II-VI族半导体这两种具有非常高的晶格失配度,化学制备上转换纳米粒子与II-VI族半导体组成的核壳结构复合材料一直是材料领域的挑战之一。
      我院钱海生教授课题组,在前期的工作的基础上(Advanced Materials Interfaces 2016, 3, 1500649;Particle & Particle Systems Characterization 2017, 34(2), 1600222)成功地发展了一种简单的模板辅助水热法,首次制备了上转换荧光纳米颗粒(UCNPs)与合金半导体(ZnxCd1-xS)组成的蛋黄-蛋壳结构(UCNPs@ZnxCd1-xS)(如图1所示)。通过研究产物随着时间的形貌的演化过程,仔细研究了蛋黄-蛋壳纳米结构形成的生长机理。进一步的研究表明,该结构具有较高的荧光能量转移效率以及高活性氧(ROS)的生成能力,可以有效杀伤肿瘤细胞与降解有机染料废水。由于这种纳米结构具有非常好的生物相容性,可以广泛用于生物医学与环境化学等领域。相关成果以《Controlled synthesis of upconverting nanoparticles/ZnxCd1-xS yolk-shell nanoparticles for efficient photocatalysis driven by NIR light》为题,于2017年11月20日发表在SCI一区期刊《应用催化B:环境》上(Applied Catalysis B: Environmental 2018, 224, 854-862)影响因子9.446,论文的第一作者是其2015级硕士研究生王婉妮同学。
      在此基础上,该课题组成功地制备了上转换荧光纳米颗粒(UCNPs)与具有优越光热效应的硫化铜(CuS)组成的蛋黄-蛋壳结构(UCNPs@CuS)(如图2),用于肿瘤细胞的多模态治疗。此前,该课题组利用静电纺丝技术,将上转换荧光纳米颗粒与半导体共纺,大规模制备上转换荧光纳米颗粒与半导体复合纳米纤维。同时通过改变纤维中半导体材料的种类和含量来调节复合材料的光谱响应范围,通过改变上转换荧光纳米颗粒的含量 来改善材料的近红外光吸收和转换性能,改善复合物的光催化活性,制备出了一系列复合纳米纤维,如UCNPs/TiO2/CdS(如图3),UCNPs/TiO2和UCNPs/ZnO等。研究成果发表在国际著名期刊ChemSusChem,ChemCatChem等上(ChemSusChem 2016, 9, 1449-1454; Particle & Particle Systems Characterization 2016, 33, 248-253; CrystEngComm 2016, 18, 6013-601; ChemCatChem 2017, 9, 3611-3617; Chinese Journal of Catalysis 2017, 38, 1851–1859)。
      该项研究工作得到了国家自然科学基金等项目的资助,研究成果已申请发明专利6项。


图1. UCNPs@ZnxCd1-xS纳米结构的合成过程与结构表征。
 

 
图2. UCNPs@CuS纳米结构的合成过程与结构表征。
 
 
图3. UCNPs/TiO2/CdS纳米结构的合成过程与结构表征。                                                                                                                                      
上一篇:生物与医学工程学院探明“非酒精性脂肪肝”发病机理
下一篇:我院团队研发出高性能磁共振造影剂冻干粉
版权所有:合肥工业大学食品与生物工程学院  技术支持:企航互联
地址:安徽省合肥市经济技术开发区大学城翡翠路420号  邮编:230601  电话:0551-62901285  邮箱:spxy@hfut.edu.cn
皖ICP备12146036号-1  
触碰右侧展开