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掺镱离子共振激发下上转换纳米粒子标记生物组织局部过热现象
摘要： 生物组织的局部过热是光热治疗、增强血管通透性、远程控制药物释放等生物医学应用的关键步骤。当生物组织暴露于光照时，通常利用高吸收截面材料（如金、二氧化硅、碳纳米颗粒等）实现过热效应。本研究证明，常用于生物成像的上转换纳米粒子（UCNPs）——核壳结构NaYF4:Yb3+, Tm3+/NaYF4，可作为实现生物组织局部过热的潜在近红外（NIR）吸收体。我们认为由于Yb3+对近红外辐射的共振吸收，标记纳米粒子的组织可达温度足够高，因此光热治疗中无需辅助光吸收材料或外壳。为此，我们基于能量平衡方程建立了组织加热计算模型，并通过小鼠在975纳米激光照射下的热成像图实验验证。研究发现，在激光强度低于1 W/cm2时，UCNPs标记的生物组织局部温度可比未标记区域升高达2°C。通过测量热休克蛋白的过表达，证实了细胞对亚临界消融温度（低于42°C）下UCNP引发的高温反应。这表明UCNPs中Yb3+的吸收截面较大，且纳米粒子的微观温度超过整体组织温度。总之，本研究采用不添加额外近红外吸收体的UCNP新方法，为开发兼具生物成像与局部热疗功能的光致发光探针提供了简易途径。
关键词： 近红外照射、局部过热、光热材料、生物成像、热休克蛋白、生物组织激光加热、热疗、上转换纳米粒子
更新于2025-09-23 15:21:01
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通过控制废聚丙烯碳化制备用于高效太阳能蒸汽生成的镍/碳纳米材料；可控碳化废弃聚丙烯制备镍/碳纳米材料用于高效太阳能蒸汽转化；
摘要： 太阳能蒸汽生成技术正成为利用太阳能进行海水淡化及淡水生产的新兴技术。然而从产学研角度看，制备低成本、高效率的光热材料仍具挑战。本研究报道以NiO和聚离子液体（PIL）为复合催化剂，通过可控碳化聚丙烯（PP）制备镍/碳纳米材料（Ni/CNM）。微量PIL的添加可调控Ni/CNM的形貌与织构特性——该材料由杯叠式碳纳米管（CS-CNTs）与梨形金属镍纳米颗粒构成。得益于镍与CS-CNTs在太阳光吸收中的协同效应，Ni/CNM展现出优异的光热转换性能。同时，具有高比表面积及丰富微-介-大孔结构的Ni/CNM构建了三维多孔网络，可高效供水并形成蒸汽通道。凭借高太阳能吸收率、快速水分传输及低导热特性，Ni/CNM实现了1.67 kg m?2 h?1的高蒸发速率、94.9%的光热转换效率及10次循环的卓越稳定性。该材料在将含染料废水、海水和油水乳液转化为健康饮用水方面表现优异：海水金属离子去除率达99.99%，染料去除率>99.9%。更重要的是，其在太阳能驱动蒸汽生成方面优于现有碳基光热材料。本研究不仅提出将废弃聚合物转化为先进金属/碳复合材料的新可持续方案，也为太阳能利用与海水淡化领域作出贡献。
关键词： 协同效应、废聚合物、太阳能蒸汽生成、镍/碳纳米材料、可控碳化、光热材料
更新于2025-09-19 17:13:59