具備生物成像和光熱治療雙功能的近紅外長余輝材料及制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及近紅外長余輝材料，特別涉及一種具備生物成像和光熱治療雙功能的近紅外長余輝材料及制備方法。
【背景技術】
[0002]長余輝是一種特殊的光學現象，長余輝材料，也就是一種材料在被高能激發(可見光、紫外光、X射線、γ射線、電子束等)后導致的可見或者近紅外區域長時間的發光，這樣的發光從激發停止后可以持續幾秒鐘、幾小時甚至是幾天。根據它的這種特殊功能，人們將它開發成發光涂料、發光陶瓷、發光薄膜、發光塑料、發光纖維、發光油墨等，使其廣泛應用于安全顯示、儀表指示、外觀裝飾、夜視偵查等領域。近些年來，隨著生物醫學研究的發展，人們對于各種生命現象和過程的本質的研究越來越深入，與此相關的科學技術也隨之發展起來。其中，光學成像技術由于其成熟性強，使用方便等優點被廣泛應用于此類研究。而長余輝材料用于作為熒光探針應用在生物成像領域有著其獨特的優勢，因此得到了廣泛的關注。
[0003]長余輝材料作為熒光探針可以實現延遲探測，在體外激發，完全避免了激發光和生物組織的自發熒光對成像的影響，可以獲得高信噪比的成像圖像。其次，近紅外長余輝材料的余輝波長位于近紅外波段，這一范圍正好是生物透過窗口(700-1100nm和1100-1350nm)，生物活體組織中的成份對近外光吸收很少，近紅外光在生物組織中穿透深度大，可以在深層組織產生光信號，而對組織本身幾乎沒有影響，這有助于獲得更多生物體的信息。2007年，Chermont等利用溶膠-凝膠法高溫煅燒合成了具有近紅外長余輝發光的硅酸鹽長余輝納米材料，首次實現了在小鼠體內的“免激發”熒光成像。在此之后，關于長余輝材料應用于生物成像也得到了廣泛的研究。現如今已經可以實現在長余輝材料表面修飾不同的官能團，實現對靶向細胞長達I小時以上的生物體內成像。
[0004]然而，一般的長余輝材料用于生物活體成像只能實現觀測的功能，并不能實現治療。據研究，癌癥(惡性腫瘤)已經成為威脅人類健康的首要致死病因之一，并且其發病率保持逐年上升的趨勢。提高癌癥治愈率及降低癌癥治療的毒副作用是癌癥治療過程中亟待解決的問題。光熱治療是近年來發展的一種微創腫瘤治療技術，主要是通過將光能直接照射到腫瘤部位而使其局部溫度升高來殺傷腫瘤細胞，大大降低了全身系統毒性，光熱治療被看作是非常有潛力替代手術的治療腫瘤的技術之一。成功的光熱療需要依賴合適的成像技術來確定腫瘤的位置、大小及光熱治療劑在體內的分布及在腫瘤組織的富集情況；其次需要實時監測PTT過程中腫瘤及周圍健康組織溫度的變化；最后借助于成像技術來進行治療效果的評價。單一功能的長余輝材料或者光熱療材料都不能很好的同時實現檢測和治療的有機結合。
【發明內容】
[0005]為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種具備生物成像和光熱治療雙功能的近紅外長余輝材料，能夠穩定的發射近紅外長余輝，且當用對人體正常細胞無害的808nm激光照射長余輝材料時，長余輝材料吸收了光的能量并轉化成熱量，溫度急速升高，殺死與之結合的癌細胞。在這個過程中，都能通過近紅外探頭全程檢測長余輝材料的動向，實現可視化治療。
[0006]本發明的目的通過以下技術方案實現:
[0007]具備生物成像和光熱治療雙功能的近紅外長余輝材料，基體材料為La3Ga5GeO14SCa3Ga2Ge3O12，基體材料中摻雜0.1?5mol% Cr3+，以及I?40mol %的摻雜鑭系離子；或者基體材料為Zn3Ga2Ge2O1。，基體材料中摻雜0.1?5mol% Cr3+，以及I?1mol %的摻雜鑭系離子；所述摻雜鑭系離子為Nd3+或者Tm 3+。
[0008]所述的具備生物成像和光熱治療雙功能的近紅外長余輝材料的制備方法，包括以下步驟:
[0009](I)選取含鑭化合物、含鋅化合物、含鈣化合物、含鎵化合物、含鍺化合物、含鉻化合物、含釹化合物、含銩化合物為原料；
[0010](2)按照化學計量比稱量，并在研缽中充分研磨均勻；
[0011](3)將研磨均勻后的原料在于1000?1550°C燒制2?6h。
[0012]所述含鑭化合物為氧化鑭或氟化鑭。
[0013]所述含鋅化合物為氧化鋅、醋酸鋅或硫酸鋅。
[0014]所述含鈣化合物為碳酸鈣或醋酸鈣。
[0015]所述含鎵化合物為氧化鎵、硝酸鎵或氟化鎵。
[0016]所述含鍺化合物為氧化鍺或四氯化鍺。
[0017]所述含鉻化合物為氧化鉻、碳酸鉻或氟化鉻。
[0018]所述含釹化合物為氧化釹或氟化釹。
[0019]所述含銩化合物為氧化銩或氟化銩。
[0020]與現有技術相比，本發明具有以下優點和有益效果:
[0021](I)本發明的近紅外長余輝材料，能夠穩定的發射近紅外長余輝，且當用對人體正常細胞無害的808nm激光照射長余輝材料時，長余輝材料吸收了光的能量并轉化成熱量，溫度急速升高，殺死與之結合的癌細胞。本發明的具備生物成像和光熱治療雙功能的近紅外長余輝材料能夠實現可視化光熱療，首次在長余輝體系提出光熱效應，且光熱轉換效率高，在光熱治療中有較大的潛力。
[0022](2)本發明的近紅外長余輝材料具備生物成像和光熱治療雙功能的近紅外長余輝材料作為熒光探針可以實現延遲探測，在體外激發，完全避免了激發光和生物組織的自發熒光對成像的影響，可以獲得高信噪比的成像圖像。且其長余輝發射波長位于生物透過窗口，成像效果較好。
【附圖說明】
[0023]圖1為本發明的實施例1制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0024]圖2為本發明的實施例1制備的樣品的溫度變化曲線。
[0025]圖3為本發明的實施例2制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0026]圖4為本發明的實施例2制備的樣品的溫度變化曲線。
[0027]圖5為本發明的實施例3制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0028]圖6為本發明的實施例3制備的樣品的溫度變化曲線。
[0029]圖7為本發明的實施例4制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0030]圖8為本發明的實施例4制備的樣品的溫度變化曲線。
[0031]圖9為本發明的實施例5制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0032]圖10為本發明的實施例5制備的樣品的溫度變化曲線。
[0033]圖11為本發明的實施例6制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0034]圖12為本發明的實施例6制備的樣品的溫度變化曲線。
[0035]圖13為本發明的實施例7制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0036]圖14為本發明的實施例7制備的樣品的溫度變化曲線。
[0037]圖15為本發明的實施例8制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0038]圖16為本發明的實施例8制備的樣品的溫度變化曲線。
[0039]圖17為本發明的實施例9制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0040]圖18為本發明的實施例9制備的樣品的溫度變化曲線。
[0041]圖19為本發明的實施例10制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0042]圖20為本發明的實施例10制備的樣品的溫度變化曲線。
[0043]圖21為本發明的實施例11制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0044]圖22為本發明的實施例11制備的樣品的溫度變化曲線。
[0045]圖23為本發明的實施例12制備的樣品的長余輝發射光譜。
[0046]圖24為本發明的實施例12制備的樣品的溫度變化曲線。
【具體實施方式】
[0047]下面結合實施例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。
[0048]實施例1
[0049]按照以下成分:基體為La3Ga5GeO14, Cr3+的摻雜量為基體的0.5mol %，Nd 3+的摻雜量為基體的0.lmol%。分別選取含氧化鑭、氧化鎵、氧化鍺、氧化鉻、氧化釹的化合物，按照化學計量比稱量，并在研缽中充分研磨均勻；研磨均勻后的原料1350°C燒制6h。圖1是本實施例制備的樣品在紫外燈照射十分鐘的長余輝發光光譜，發射峰位于700nm，是Cr3+的長余輝。圖2是本實施例制備的樣品的溫度變化曲線，在808nm激光照射下樣品吸收能量轉換成熱量，溫度升高，一定時間后達到飽和，關閉激光器之后樣品溫度下降。
[0050]實施例2
[0051]按照以下成分:基體為La3Ga5GeO14, Cr3+的摻雜量為基體的0.1mol %, Nd3+的摻雜量為基體的40mol % ο分別選