上转换纳米光触媒及纳米药物的设计、合成与性能研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
21273203
项目类别：
面上项目
资助金额：
80.0万
负责人：
李正全
依托单位：
浙江师范大学
学科分类：
B0305.结构化学
结题年份：
2016
批准年份：
2012
项目状态：
已结题
起止时间：
2013-01-01 至2016-12-31

项目参与者：
陈莉萍；郝亚非；陆肖励；章辉；曾毓斌；陶青玲；苏万奎；鲍珑怡；
关键词：
光触媒纳米药物稀土上转换

项目摘要

Owing to their unique optical properties, upconversion nanocrystals have been widely used in biological science such as biolabels, imaging and detection of biomolecules. However, it is still rarely explored that how to harness these fluorescent tools for therapy applications. TiO2 is a widely used photocatalyst for sterilization and degradation of organice pollution, due to generation of free radicals upon UV irradiation. But it is a big challenge to apply it for in-vivo biological system as nanomedicines, because of the phototoxicity and low penetration depth of UV light. In this project, we bring forward an idea to produce new kinds of photocatalysts and nanomedicines which consist of upconversion nanocrystals and TiO2. These materials will combine the merits from both types of materials and overcome their inherent stortcomings. Upon the excitation of NIR light, these materials can give free radicals from TiO2 through upconverting the NIR photons to UV photons. As such, this kind of materials will be applicable to deep biological tissue and improve photodynamic therapy effect. Furthermore, the generated free radicals from the nanocomposites are stronger oxdizers than singlet oxygen from tranditional photosensitizers. On the other hand, these nanocomposites also possess great potential to enhance the utilization efficiency of solar energy when they are used as NIR photocatalysts.

上转换纳米材料由于其特殊的光学性能，已被广泛应用于荧光探针、生物成像、生物分子检测等生命科学领域。然而，怎样将上转换纳米材料由荧光工具变成光动力治疗工具，还是一个急需探索的课题。纳米二氧化钛是一种广泛使用的光触媒材料，其在紫外光激发下可以产生自由基，已用于体外杀菌和有机物降解等诸多领域。但由于紫外光对人体的毒副作用和穿透性差等缺点，如何将其用于活体组织做纳米药物，也是一个挑战。在本项目中，我们拟将上转换材料和二氧化钛进行有效复合，互相取长补短，共同构建成新型的纳米光触媒及纳米药物。这种材料可使用近红外光照射，通过上转换过程产生紫外光且被二氧化钛吸收而产生自由基，从而可用于生物深层组织的光动力治疗，提高传统光动力疗法的作用深度和范围。而且，自由基的杀毒能力也强于传统的单态氧。另一方面，这种复合的光触媒材料，可利用太阳光中的红外波段的光，也将有望提高人们对太阳能的利用效率。

结项摘要

本项目研究了上转换/半导体复合纳米材料的合成、性能及其在光催化及纳米药物上的应用。内容主要包含：（1）使用氟化物为基质材料，研究了上转换纳米晶的可控制备及其荧光性能，研究了纳米晶在水-油-表面活性剂体系中的自组装及荧光调控；（2）设计了一系列的表面改性途径，在上转换纳米晶表面实现了多种半导体的包裹，得到了均匀的上转换/半导体复合纳米材料，并研究了其性能；（3）将上转换/半导体复合材料用于光催化领域，在近红外光下实现了多种染料的降解，并阐明了其工作机理。同时，我们也将材料用作光动力纳米药物，在近红外光下实现了光动力抗菌及光动力抗肿瘤等用途。项目的研究为设计近红外光型的光催化剂及纳米药物提供了新思路。