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稀土上转换发光纳米材料的制备及生物医学应用研究进展 总被引:1,自引:0,他引:1
荧光探针技术已经被广泛应用于生物成像、生物标记、生物检测、免疫分析等生物医学领域。传统荧光标记材料,如有机荧光染料、荧光蛋白和半导体量子点,目前面临诸多应用局限,如发光强度不稳定、检测灵敏度低、生物毒性高、自荧光强等。有鉴于此,人们开发了La系金属离子掺杂的稀土上转换发光纳米材料作为新型生物标记材料,该材料受近红外光激发后发出近红外或可见光范围内的高能量光子。这种带有特殊光学性质及良好生物相容性的荧光标记材料克服了传统荧光标记材料的缺点,从而成为材料科学与生物医学交叉领域的研究热点。综述了稀土纳米材料上转换功能的特殊物理机制及其制备和表面修饰方法的研究进展。在此基础上介绍了稀土上转换纳米材料在生物成像、检测、载药、即时诊断器件开发等生物医学工程中的应用。 相似文献
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荧光材料由于具有特殊的光学性质,在生物医学、生物成像和荧光传感等相关领域有广泛的应用。与传统的荧光剂相比,纳米荧光材料具有稳定性好、荧光强度高等优点。然而,传统的荧光纳米材料通常含有重金属,使其在生物医药领域中的应用受到限制。生物质荧光碳点作为一种新型的荧光碳纳米材料,因具有优异的生物相容性、化学惰性、荧光可调节性,在生物医药、生物传感、荧光成像等多个领域展现出应用潜力。但是,目前生物质碳点应用于生物医药领域的综述文献相对较少。因此,本文总结了不同天然产物制备碳点的绿色合成方法,对碳点的荧光机理进行了分析和归纳,重点阐述了碳点在生物传感、生物成像、药物载体、生物抗菌剂等生物医药领域的应用研究,讨论了存在的问题,并对碳点在该领域的发展方向进行了展望。 相似文献
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荧光成像技术是生物医学领域的重要研究手段,可对目标分子进行原位实时的监测,且这种方法具有无损伤、高特异性和高灵敏度,以及能在细胞水平获得更高的分辨率等优势。近年来,荧光材料在离子分子识别、医学诊断、生物分子检测以及生物成像等领域显示出了重要的应用价值,因此受到越来越多的化学和材料工作者的重视。综述了碳纳米材料、半导体量子点、稀土金属、有机荧光小分子、聚合物荧光纳米颗粒几种常见不同类型的荧光探针材料在细胞成像领域的应用,介绍了其发射波长、荧光量子产率、生物相容性、光稳定性、细胞毒性以及遗传毒性等特性。设计并合成发射波长较长、Stokes位移大、生物相容性好、光稳定性好、廉价的荧光探针将是荧光成像技术的主要研究方向。 相似文献
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纳米材料在不同技术领域均有广泛应用,且在解决基础科学新发现上拥有巨大潜力。其中单元素构成的纳米材料因合成容易、制备简单而倍受关注,尤其VA族二维单元素纳米材料(包括黑磷、砷烯等)的物理、化学、电子和光学特性优异,在生物成像、药物递送和诊断治疗等生物医学领域应用前景广阔。本文总结了VA族二维单元素纳米材料的一般特性、合成和修饰方法,重点介绍了其面向各种生物医学应用的纳米平台的研究进展,最后,讨论了其在生物医学领域所面临的挑战并展望了未来的发展方向。 相似文献
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氧化钆纳米材料因其具备独特的光学性质与磁学性质,在发光材料、生物标记、生物成像和温度传感器等领域备受关注。为了进一步满足发光材料及生物医学领域对多功能纳米材料的需求,稀土离子及金属离子掺杂的钆基纳米材料应运而生,这种新型的纳米发光材料克服了传统荧光材料发光强度不稳定、检测灵敏度低、生物毒性高的缺点;基于近年来国内外稀土离子和金属离子掺杂纳米氧化钆的研究和现状,综述了不同离子掺杂的氧化钆纳米颗粒在发光材料及医学造影剂方面的应用,在此基础上介绍了提高氧化钆纳米颗粒发光强度、驰豫性能的途径。 相似文献
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量子点在细胞以及体内生物中成像的研究进展 总被引:1,自引:1,他引:0
量子点是一种荧光半导体纳米材料,与生物分子结合成一种高亮度而稳定的荧光探针应用于生物成像。通过生物成像可观察量子点标记分子与其靶标的相互作用,实时观测其在活细胞及活体中的运行轨迹,实现对细胞水平及在活体层次的研究。利用这种生物成像技术还可以研究疾病的发生发展过程。介绍了量子点的光学特性,重点综述了量子点在细胞、体内生物成像中的应用,并展望了其发展前景。 相似文献
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纳米技术实现了在分子和原子水平上对生命科学进行研究。将有机荧光染料包覆到无机纳米材料中,所制得的核壳型复合纳米材料可应用到生物医药学等领域。论述了基于SiO_2的核壳型荧光纳米材料的性能,由于其成本较低,便于制备与表征,且具有优于传统材料的特性而被广泛应用于荧光生物成像。 相似文献
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《材料导报》2020,(Z1)
丝素蛋白是一种天然生物聚合物,因其具有独特的弹性、柔韧性、生物相容性和生物可降解性而在生物医学领域有很大的应用潜力。然而,低成骨能力和力学性能不足限制了其在骨科等领域的应用。石墨烯是一种碳质新材料,具有强度高、延展性能优良以及导热系数高、电子迁移率高和电阻率低等特性。以氧化石墨烯、还原氧化石墨烯为代表的石墨烯类纳米材料在保持石墨烯特性的基础上,又分别被赋予了良好的水溶性、生物相容性及电化学活性等卓越的理化性能,近年来已成为生物医学领域的研究热点。研究发现,将丝素蛋白与石墨烯类材料联合应用,可结合各自特点以制备出性能更优的复合材料,从而开辟更广阔的应用前景。本文综述了丝素蛋白复合石墨烯类材料的制备方法、性能及其在生物医学领域的应用,并展望了此类复合材料在生物医学领域未来的发展趋势。 相似文献
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荧光碳点(CDs)作为一种尺寸小于10 nm的新型碳质纳米材料,因其优异的荧光调谐性、良好的生物相容性以及来源广泛和成本低廉等优点而受到了广泛的研究。此外,由于CDs制备工艺简单、性能优异,在光学传感、能源、生物医学成像、白光发光二极管(WLEDs)等领域均有广泛的应用。近年来,大量的CDs基固态光致发光材料被开发出来并应用于WLEDs领域。基于目前的研究,本文首先对CDs的合成策略进行了简要综述,随后详细介绍了CDs的光致发光机理和实现固态光致发光的方法,并且对CDs应用于WLEDs领域的最新进展进行了总结。最后,讨论了目前CDs研究面临的问题与挑战。 相似文献
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《材料导报》2020,(5)
金纳米材料除了具有普通纳米材料的特性(表面效应、介电限域效应、小尺寸效应及量子隧道效应等)外,还具备独特的稳定性、导电性,优良的生物相容性以及超分子和分子识别、荧光等特性,这使其在纳米电子学、光电子学、传感和催化、生物分子标记、生物传感等领域展现出广阔的应用前景。在多种形态各异的金纳米材料中,金纳米线一直受到研究者们的高度重视。探索制备金纳米线的新技术与新方法,进一步拓展其应用领域,是当前纳米材料领域的研究焦点之一。金纳米线因具有长径比大、柔性较高以及制备方法简便等优点,在传感器、微电子、光学器件、表面增强拉曼、生物检测等领域都展现出不可忽视的潜力。随着技术的发展,研究者们已开发了多种制备金纳米线的方法,如模板合成法、溶液法、阶边修饰法。然而近年来,纳米电子学与传感器等领域的应用需求对金纳米线的制备方法提出了更高的要求,如制备的金纳米线要有较为理想的形貌(金纳米线的直径与几何结构直接影响电子的传输性能),且要考虑方法的复杂性,是否对环境造成污染及金纳米线产量等因素。本文结合近十年来金纳米线的制备与应用研究成果,重新分类归纳了金纳米线的制备方法与调控方式,并对金纳米线在传感领域的应用进行了较为全面的总结,以期为后续研究提供参考。 相似文献
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近场光学中的分子动力学研究以及在生物医学中的应用(摘要) 总被引:1,自引:1,他引:0
近年来 ,国际学术界正在利用光与分子间的相互作用 ,积极地展开生物学、医学诊断等领域的研究 .人们试图利用光的特性对生物分子的光机能特性进行系统的研究 ,从中掌握其规律 ,应用到生物医学和医学诊断等领域 .尤其是在对生物分子 (如生物代谢分子、免疫分子和 DNA遗传基因等 )的检测和医学诊断过程中 ,怎样有效地提高检测灵敏度、简化繁琐的操作过程始终是光学、分子生物学和生物医学等交叉学科领域中的重要课题 .“近场光学中的分子动力学研究以及在生物医学中的应用”是以光学应用为中心 ,结合物理学、化学和生物学等学科展开的基础和应用研究 .该研究以光、纳米和生物分子三者间相互作用的基础研究为背景 ,从理论和实验上论证了纳米分散系中生物分子与金属纳米粒子相互作用过程以及系统静电平衡机理和近场中分子动力学现象之间的关系 ;光与金属纳米微粒子相互作用过程中纳米近场现象以及纳米近场的能量分布规律 ;生物分子在光、纳米近场作用下的分子动力学增强散射的机理以及分子动力学增强共鸣散射的规律 .同时 ,本文提出了纳米近场中的生物医学诊断新方法 :“纳米分散系中的近红外免疫反应动力学增强分光法”、“纳米分散系中的生化学免疫反应动力学共鸣增强分光法”以及“DNA分子检测方法” 相似文献
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近年,荧光生物成像技术在生物医学领域发展迅速,为生命科学的研究和疾病诊断提供了一种可视化手段。有机荧光染料是一类常用的荧光试剂,具有种类繁多、化学结构和发光颜色易于调节等优势。然而,有机荧光染料大都具有较高的共轭程度和刚性的平面结构,在其良溶剂中发光强烈。由于其疏水性较强,在生物体内容易聚集,导致荧光强度急剧下降,表现出聚集导致荧光猝灭(ACQ)效应,使荧光信号大幅减弱。严重的ACQ效应大大限制了有机染料在荧光成像技术中的实际应用。聚集诱导发光(AIE)材料在溶液中发光微弱甚至不发光,在聚集状态或固态下发出强烈的荧光。聚集是疏水性基团的本性,AIE材料聚集后荧光强度显著增大,这与ACQ材料恰恰相反,从根本上克服了ACQ效应。自AIE材料被发现以来,因其独特的发光性能,引起了各国科研工作者的极大兴趣。随着AIE材料发光机理的揭示,众多的AIE分子被设计合成出来,并在有机发光二极管、荧光探针和生物成像等领域展现出巨大的应用潜力。大部分AIE材料发射蓝光、绿光或黄光,发射红光的AIE材料种类和数量十分有限。然而,红光AIE材料是基础研究和应用研究中必不可少的要素之一,其兼具发射红光和AIE特性,在生物成像领域具有诸多优势。一方面,红光具有穿透能力强、激发能量低、背景荧光干扰小等优点;另一方面,红光AIE分子聚集后能发出强烈的荧光,可以将其应用于生物成像以获得高亮度的荧光;由红光AIE分子制备的纳米粒子,抗光漂白性较强,同时低毒、可控,有望替代无机量子点应用于生物分析和医学成像领域。因此,红光AIE材料在生物成像领域的前景十分广阔。本文列举了一些具有代表性的红光AIE材料,重点介绍红光AIE小分子、物理包覆红光AIE分子形成的纳米粒子、共价键连接红光AIE分子与聚合物形成的纳米粒子及基于红光AIE分子的氧化硅纳米粒子在细胞成像、动物成像等生物成像领域的应用,并对红光AIE材料的设计及其在生物成像领域的应用进行了展望,以期为红光AIE分子的设计制备和应用研究提供参考。 相似文献