本研究在NaYbF4光敏剂中引入Tm3+，开发了影像治疗一体化的双功能光敏剂NaYb1-xF4:Tm3+x。首先研究了Tm3+掺杂浓度对NaYb1-xF4:Tm3+x光敏活性的影响，利用化学探针法对活性氧产率进行检测，结果表明，Tm3+掺杂浓度在0–2%时，活性氧产率随Tm3+浓度呈线性降低的趋势，并通过理论分析研究了Tm3+浓度对活性氧产率的影响，理论实验结果相一致。此外，由于荧光和光敏活性的能量传递过程都需要Yb3+激发态能量，因此，二者间存在能量竞争机制，需要进一步优化了NaYb1-xF4:Tm3+x纳米晶的荧光和光敏性质。由于Tm3+800nm上转换荧光相对于可见区荧光在组织中有较强的穿透能力，我们针对Tm3+此波段发射进行研究，研究发现Tm3+浓度在0–2%时，800 nm荧光强度随Tm3+浓度呈指数增长，而活性氧产率随Tm3+浓度呈线性降低。我们通过活性氧产率和荧光强度二者的变化速率来优化光敏剂的性能，当Tm3+浓度达到1%时，Yb3+激发态能量被充分利用，提供了最优化成像和治疗配比。光动力疗法有三要素：分别为光敏剂、激发光、氧，光敏剂是光动力疗法的核心要素。第一代光敏剂最具代表性的是卟啉类衍生物，这类物质的吸收谱带在400 nm-600 nm附近，主吸收峰在400 nm左右，然而，这个波长不在组织透过窗范围内，所以穿透深度较差，无法实现组织内部实体瘤的治疗 。针对这一问题，人们想将光敏剂的激发光波长红移，开发了第二代光敏剂，最具典型的是酞菁类衍生物，可通过表面配体的变化来调节酞菁衍生物的吸收波长，但是仍然不在组织透过窗口800 nm-1100 nm范围内。后来人们提出了双光子过程，双光子过程同时吸收两个近红外光子来布局高能激发态，这过程需要使用高能脉冲激光，会导致严重的皮肤损伤。直到2007年，提出了UCNC-PS，主要基于上转换纳米晶的上转换发光来激发传统光敏剂 。此过程涉及非线性的上转换过程和复杂的能量传递过程，活性氧产率很低。同时，这种光敏剂借助于上转换过程，需要较高的功率密度才能实现有效的激发过程，所以很容易引起组织的光损伤。此外，对于UCNC-PS来说，光敏剂的载药过程和药物的释放过程可控性差，直接影响了治疗效果。我们提出了一种新型的近红外光激发的无机光敏剂NaYbF4纳米晶。其具有近红外光激发，组织穿透性深；无需载体，细胞透过性好；容易表面改性，键连抗体，提高了药物靶向性；无光漂白，药效持久，一次给药后可以进行长时间或者重复治疗；线性激发过程，可以利用低功率密度激发，通过增加光照时间，实现累积的光动力治疗效果；能量传递过程简单，能量损耗小，效率高，有望实现高效的光动力治疗过程；NaYbF4纳米晶构造简单，性能稳定，制备工艺成熟，成本低廉等优势，但是光敏剂NaYbF4的光化学物理性质有待进一步优化提高。目前，稀土掺杂的氟化物纳米晶的毒性已经进行了大量的生物体检验，其毒性很低，对细胞基本没有副作用。此外，对细胞和活体的代谢也进行了检验。纳米晶尺寸在几十纳米左右，较容易代谢。开发的新型光敏剂，适用于近红外光激发的光动力疗法，组织穿透深度深，比传统的光动力疗法普适性更强。此外，光动力疗法本身也是一种微创性的肿瘤治疗方法，可减轻肿瘤患者在其他治疗中的痛苦，是肿瘤治疗追求方向。

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