不同波长激光激发下治疗诊断用NaNdF4纳米颗粒的尺寸依赖性光热转换与光致发光特性

摘要： 稀土纳米粒子（简称RE NPs）具有窄吸收发射带、长荧光寿命和优异稳定性，使其在癌症多模态成像与治疗领域极具应用前景。这类纳米粒子窄吸收特性要求精确选择激光波长以实现最佳性能，特别是同时具备光热与光致发光特性的RE NPs（如钕基纳米粒子），其关联性尚未见研究报道。本研究以超小纳米团簇为前驱体制备了一系列不同尺寸的氟化钕钠纳米粒子（简称NNF NPs）（粒径分别为4.7、5.9、12.8和15.6 nm），分别采用793 nm与808 nm激光照射，系统考察了其体外及体内的尺寸依赖性光热转换与光致发光特性。研究发现所有纳米粒子在808 nm激光照射下的光热转换性能均优于793 nm激光，其中12.8 nm NNF NPs表现最佳——在0.75 W/cm2功率密度照射下，其溶液温度可在10分钟内从30℃快速升至约60℃。当采用793 nm激光激发时，所有纳米粒子在第二近红外窗口（NIR-Ⅱ）均呈现比808 nm激光更强的光致发光，其中15.6 nm NNF NPs具有最强的NIR-Ⅱ荧光信号。我们进一步通过磷脂羧基PEG修饰12.8 nm NNF NPs并连接RGD肽实现肿瘤主动靶向成像。所得NaNdF4@PEG@RGD纳米粒子（简称NNF-P-R NPs）具有良好的生物相容性、稳定性和优异靶向能力。体内实验结果表明：12.8 nm NNF NPs在808 nm激光照射下呈现更优的光热转换性能，在793 nm激光照射下产生更强的NIR-Ⅱ荧光信号，与体外研究结果一致。本研究证实了选择合适激光波长对充分发挥稀土纳米粒子在癌症诊疗中效能的重要意义。