1、為了解決熒光成像中生物樣品的自發(fā)熒光干擾和熒光探針的穿透深度不夠這兩個問題，本論文從上轉(zhuǎn)換發(fā)光和長壽命發(fā)光兩個角度出發(fā)，設計合成了一系列具有上轉(zhuǎn)換發(fā)光特性的稀土納米材料和具有微秒量級發(fā)光壽命的磷光銥(111)配合物，并將這些發(fā)光探針用于細胞和小動物層次的靶向成像。主要研究內(nèi)容包括以下兩大部分。
　?、?上轉(zhuǎn)換發(fā)光活體成像系統(tǒng)的搭建以及稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料的腫瘤靶向活體成像和毒性研究
　　稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料(UCNPs)

2、作為發(fā)光標記材料擁有極大優(yōu)勢如較高的光穿透深度以及無背景熒光干擾。但將UCNPs廣泛用于生物成像仍然存在很大的障礙，主要的困難是目前商用的成像系統(tǒng)不適用于上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像。為此，我們搭建了第一臺高對比度的穩(wěn)態(tài)激光泵浦上轉(zhuǎn)換發(fā)光小動物活體成像系統(tǒng)，并開展了上轉(zhuǎn)換發(fā)光成像技術用于腫瘤靶向和活體成像的方法。結(jié)果表明上轉(zhuǎn)換成像甚至在組織深度高達600μm仍沒有自發(fā)熒光干擾。
　　更重要的是，我們還巧妙地運用了配體與受體之間的特異性作用，分別

3、以整合素αvβ3受體、葉酸受體(FR)為靶點，以精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD肽)、葉酸(FA)為識別位點，通過化學手段將RGD肽/FA與UCNPs結(jié)合起來，發(fā)展了一些具有靶向腫瘤功能的上轉(zhuǎn)換發(fā)光探針，并首次將其成功地應用到小動物活體水平的腫瘤靶向成像上。結(jié)果表明RGD肽/FA標記的UCNPs具有很好的腫瘤靶向效果和高的信噪比(～24)。
　　迄今為止，只有少數(shù)研究涉及UCNPs的細胞毒性，關于UCNPs的長期活體毒性的研究尚未

4、見文獻報道。為此，我們設計合成了聚丙烯酸(PAA)包覆的NaYF4稀土上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料(PAA-UCNPs)，并將其用于長期的活體生物分布和毒性研究。結(jié)果表明PAA-UCNPs的攝取主要在肝臟和脾臟，且能以非常緩慢的方式通過腸道從小鼠體內(nèi)排出體外。我們通過小鼠體重變化、組織學、血液學以及生化指標檢測來考察PAA-UCNPs的長期活體毒性，結(jié)果表明15mg/kg劑量的PAA-UCNPs經(jīng)尾靜脈注射到小鼠體內(nèi)長達115天，小鼠沒有受到任何

5、明顯的毒性影響。
　　Ⅱ.磷光銥配合物用于腫瘤細胞的靶向成像以及活細胞內(nèi)半胱氨酸、高半胱氨酸的比度成像
　　1)基于整合素αvβ3受體與RGD肽之間的特異性作用，我們設計合成了一個RGD肽偶聯(lián)的、紅光發(fā)射的磷光銥(Ⅲ)配合物，并將其應用于靶向成像整合素αvβ3表達的腫瘤細胞。結(jié)果表明該探針能快速(～15 min)、高靈敏度(2μM)、特異性地靶向成像整合素αvβ3過表達的U87MG細胞。此外，我們設計合成了一種RGD肽偶聯(lián)的

6、有機熒光探針用于靶向腫瘤細胞。光漂白實驗顯示該探針具有-比有機染料吖啶橙更高的光穩(wěn)定性。
　　2)半胱氨酸(Cys)和高半胱氨酸(Hcy)在生物系統(tǒng)中扮演許多重要的角色。我們合成了一個陽離子型的銥(Ⅲ)配合物，首次用于細胞內(nèi)的Hcy和Cys的比度磷光成像。結(jié)果表明當探針孵育KB細胞30分鐘后，發(fā)光強度比值(I586/I547)大于1；當用馬來酰業(yè)胺封閉了探針和Hcy/Cys的反應后，發(fā)光強度比值(I586/I547)小于1，表明該