稀土上转换发光绝对量子产率测试方法及其应用

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基本信息

  • 批准号：
    11104266
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    30.0万
  • 负责人：
    马恩
  • 依托单位：
    中国科学院福建物质结构研究所
  • 学科分类：
    A2207.光谱学与固体发光
  • 结题年份：
    2014
  • 批准年份：
    2011
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2012-01-01 至2014-12-31

项目摘要

无机稀土上转换纳米发光材料由于其在发光显示和生物标记等方面的重要应用成为纳米材料研究领域的热点。但是，评价该类材料上转换发光性能的重要指标- - "上转换发光绝对量子产率"的测试系统与方法却一直缺乏。本项目拟在现有光谱仪的基础上，采用"单光栅+单PMT"的专利设计思路，集成研制宽波段平稳响应的的上转换发光绝对量子产率测试系统，有效避免因光谱分段扫描而导致的测量偏差和复杂校正，并建立稳定、可靠的测试方法。同时，以上转换发光性能优良的稀土掺杂NaGdF4纳米晶为材料模型体系，测量其上转换发光量子产率；并进一步阐明纳米颗粒尺寸、核壳结构以及掺杂离子种类和浓度等对上转换发光效率的影响，揭示上转换量子产率与泵浦波长和功率密度的内在联系，在此基础上获得1-2种高效的上转换发光材料。预期本项目建立的上转换发光绝对量子产率测试系统和方法，将为稀土上转换发光材料的优选和性能评价提供一种可量化比较的重要研究手段。

结项摘要

本项目依据专利方案自主搭建了上转换发光绝对量子产率测试系统，并在该系统上完成了NaYF4:Yb3+,Er3+块材粉末的初步上转换绝对量子产率测量。通过优化泵浦模式、调整积分球内的挡板方位、滤光片的选型、测试时正/侧入射位置的实际制样和摆放方式以及泵浦和收集光路的光通量提升等手段，完善了上转换发光绝对量子产率测试的流程与方法。通过配备TE制冷背照式CCD的光纤光谱仪的引入，完成了对上转换量子产率测试系统的进一步改进，大大提升了测试效率，满足了大量样品的测试要求。通过对多种粉末材料的上转换量子产率的测试，在核壳结构的稀土掺杂NaGdF4:Yb3+,Er3+材料中实现了8%的上转换量子产率发光。利用单分散、水溶性NaGdF4:Yb,Er或NaYF4:Yb,Er纳米发光材料，通过选择合适的聚焦透镜和控制比色皿光程等手段保证上转换效应的均一性，建立了溶液的上转换发光绝对量子产率的测试方法。通过对Na（Li）Y（Gd、Lu）F4:Yb,Ln纳米晶体系的尺寸、形貌、核壳结构、掺杂离子种类和浓度等因素对上转换量子产率的影响的研究，结合上转换机制分析各因素间的关系，有针对性的对材料的基质、尺度、掺杂以及核壳结构特性进行调控，通过对调控所得系列材料的批量上转换绝对量子产率测试，优选出了2种上转换发光性能好的NaYF4和LiLuF4上转换纳米粒子；实现了LiLuF4:Yb,Ln上转换纳米粒子对肺癌细胞的特异性标记，证实了其用于肺癌早期检测诊断的前景；利用NaYF4和LiLuF4建立的上转换荧光异相生物检测系统对β-hCG、CEA以及suPAR的检测限分别达到3.8 ng/mL、14.8 pM和36.6 pM，可以很好地满足临床检测的要求；首次成功地实现IPPS在中红外（2100 nm）泵浦下的可见波段（501 nm）五光子上转换受激发射，并首次将该材料在1197 nm激发下的三光子激光的净转换效率提高到10.4%。

项目成果

期刊论文数量（13）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（0）
Upcoversion performance improvement of NaYF4:Yb, Er by Sn codoping: Enhanced emission intensity and reduced decay time
通过 Sn 共掺杂改善 NaYF4:Yb、Er 的上转换性能：增强发射强度并缩短衰减时间
  • DOI：
    10.1016/j.jssc.2013.09.017
  • 发表时间：
    2013-11
  • 期刊：
    Journal of Solid State Chemistry
  • 影响因子：
    3.3
  • 作者：
    Yu, Han;Cao, Wenbing;Huang, Qingming;Ma, En;Zhang, Xinqi;Yu, Jianchang
  • 通讯作者：
    Yu, Jianchang
Lanthanide-doped luminescent nano-bioprobes: from fundamentals to biodetection
稀土掺杂发光纳米生物探针：从基础知识到生物检测
  • DOI：
    10.1039/c2nr33239f
  • 发表时间：
    2013-01-01
  • 期刊：
    NANOSCALE
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Liu, Yongsheng;Tu, Datao;Chen, Xueyuan
  • 通讯作者：
    Chen, Xueyuan
Frequency-upconverted stimulated emission by simultaneous five-photon absorption
通过同时五光子吸收进行上变频受激发射
  • DOI：
    10.1038/nphoton.2012.344
  • 发表时间：
    2013-03-01
  • 期刊：
    NATURE PHOTONICS
  • 影响因子：
    35
  • 作者：
    Zheng, Qingdong;Zhu, Haomiao;Chen, Xueyuan
  • 通讯作者：
    Chen, Xueyuan
Lanthanide-doped upconversion nanoparticles electrostatically coupled with photosensitizers for near-infrared-triggered photodynamic therapy
稀土掺杂上转换纳米粒子与光敏剂静电耦合用于近红外触发光动力治疗
  • DOI：
    10.1039/c4nr01826e
  • 发表时间：
    2014-01-01
  • 期刊：
    NANOSCALE
  • 影响因子：
    6.7
  • 作者：
    Wang, Meng;Chen, Zhuo;Chen, Xueyuan
  • 通讯作者：
    Chen, Xueyuan
A novel tumor targeting drug carrier for optical imaging and therapy.
用于光学成像和治疗的新型肿瘤靶向药物载体
  • DOI：
    10.7150/thno.8527
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    Theranostics
  • 影响因子：
    12.4
  • 作者：
    Li R;Zheng K;Hu P;Chen Z;Zhou S;Chen J;Yuan C;Chen S;Zheng W;Ma E;Zhang F;Xue J;Chen X;Huang M
  • 通讯作者：
    Huang M

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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