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本论文的研究内容包括:(1)生物相容性Fe3O4纳米颗粒在分析检测中的应用;(2)磁性/上转换荧光NaGdF4∶Yb，Er纳米晶体的可控制备，活体肿瘤检测应用及体内药代动力学行为研究。
首先，构建了磁性纳米粒子聚集体作为抗体标记物的免疫层析体系，用于农药残留物的灵敏检测中。以“一锅法”制备的表面为羧基聚乙二醇(PEG)修饰的Fe3O4纳米颗粒为原料，通过EDC介导的酰胺化反应，利用多聚赖氨酸(PLL)使磁性纳米颗粒进行可控聚集。随后将制备的纳米颗粒聚集体与多克隆抗体进行耦联，并用作免疫层析中的显色标记物。研究发现单纯的Fe3O4纳米粒子作为标记物，免疫层析检测甲基对氧磷的灵敏度在1000 ng/mL以上。而利用聚集的磁性纳米粒子作为标记物，视觉检测灵敏度能达到150 ng/mL。借助光密度分析进行定量处理，利用聚集的磁性纳米粒子作为标记物的检出限可低至1.7 ng/mL，与单独的纳米颗粒作为标记物的检测灵敏度相比，提高了近40倍。这种利用粒子聚集体作为显色标记物的方法由于操作简单、灵敏度高，为免疫层析试纸灵敏度的提高提供了新的思路。
其次，利用在油酸-十八烯二元体系中的高温复分解反应合成了磁性/上转换荧光NaGdF4∶Yb，Er纳米晶体。通过分别对NaOH或NH4F的调控可以实现纳米晶体尺寸、形貌以及荧光发射的调控。配体置换后得到的表面为马来酰亚胺PEG修饰的NaGdF4∶Yb，Er纳米颗粒具有极好的胶体稳定性及光学稳定性。体外细胞毒性实验表明，马来酰亚胺-PEG修饰的NaGdF4∶Yb，Er纳米颗粒具有良好的生物相容性。
在上述工作的基础上通过“Click”反应，将NaGdF4∶Yb，Er纳米颗粒与特异性识别肿瘤细胞表皮生长因子受体的单克隆抗体（anti-EGFR抗体）进行耦联，成功构建了磁性/上转换荧光双模态分子影像探针，并在BALB/c裸鼠腹腔肿瘤转移模型和皮下肿瘤转移模型中，实现了小尺寸肿瘤(直径小于2mm)的靶向磁共振成像和上转换荧光成像。
最后，对纳米颗粒的药代动力学行为进行了研究。结果显示小尺寸(5.1 nm)的纳米颗粒具有较长的血液半衰期，尾静脉注射体内后的大部分纳米颗粒首先在肝和脾中富集，一天时达到峰值，而后随着时间的推移，肝脏中的Gd的％ID/g逐渐下降。代谢物中Gd含量分析表明，小尺寸的纳米颗粒通过尿液和粪便清除方式排出体外，而大尺寸的纳米颗粒的清除方式为粪便清除。对粪便分离物的TEM表征中观察到的纳米颗粒的尺寸与注射之前没有变化，进一步的溶解性分析表明NaGdF4在体内血液环境中解离的自由Gd3+量为126 fmol。优异的肿瘤靶向成像效果、高的生物相容性以及适宜的体内代谢周期，为NaGdF4∶Yb，Er纳米颗粒体内的安全应用奠定了实验基础。