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上轉換納米材料（UCNPs）對腫瘤細胞微環境較敏感的腫瘤診斷策略

In vivo covalent cross-linking of photon-converted rare-earth nanostructures for tumour localization and theranostics  （Nature communication  2015）

 新加坡南洋理工大學邢本剛教授、新加坡科技研究局Malini Olivo教授以及廈門大學劉剛教授合作做的一篇。

在腫瘤細胞的早期診斷中，靶向選擇性是一個巨大的挑戰。一種常用的策略是使用能與細胞受體特異性結合的有機小分子或生物分子，但這可能受到細胞受體的不同表達程度、結合反應的復雜性和細胞微環境的影響，致使產生非特異性的結合，因此發展一些不僅僅依靠細胞受體識別的方法是很重要的。可以考慮一些與活體生物分子通過靜電引力或共價作用結合的生物正交反應。

本文還用到的一個材料就是上轉換納米材料（UCNPs），UCNPs好處多多啊，但常用的激發波長是在980 nm，這個波長不可避免的會引起水對該波長的吸收，從而導致過熱效應（。。。這小毛病挑的）。所以本文就用了808 nm激發。

好了，簡短的設計機理如下：首先合成摻雜Nd3+的UCNPs，激發波長在808 nm處，消除了這個980 nm的過熱效應。然后在納米粒子外包覆聚丙烯酸(PAA)和聚乙烯亞胺（PEI）用來增加生物兼容性和促進隨后的表面修飾（PEI/PAA@UCNPs）。TEM顯示粒徑為40±2 nm，光譜數據顯示聚合物包覆前后，納米粒子表現出相似的光譜學性質（激發808 nm，發射545和655 nm）。為了增加診斷效率，加入了光敏劑chlorin-e6 (Ce6)，可以產生活性氧，通過光熱作用殺死腫瘤；半胱氨酸和2-cyanobenzothiazole (CBT)修飾的縮氨酸Ac-FKC(StBu)AC(SH)-CBT 通過半胱氨酸末端的自由巰基和納米粒子表面的短的馬來酰亞胺基團反應，使之連接到Ce6-PEI/PAA@UCNPs表面，通過光譜學數據來表征連接的物質的含量。

在惡性腫瘤細胞中，溶酶體半胱氨酸蛋白酶通常是過量表達的。當細胞攝入納米粒子后，由于還原性的細胞環境，首先會還原納米粒子表面的受側鏈保護的半胱氨酸的二硫鍵，然后溶酶體半胱氨酸蛋白酶切斷縮氨酸，暴露出半胱氨酸的1,2-氨基硫醇基團，暴露出的1,2-氨基硫醇基團很容易與CBT的-CN反應，從而這個納米粒子的1,2-氨基硫醇基團與另一個納米粒子的CBT上的-CN發生交聯反應，使上轉換納米粒子在腫瘤細胞內發生聚集。聚集導致了上轉換發光總體的增強，從而診斷腫瘤。（特別需要注意的是，為了防止非特異性的交聯反應，合成時必須合理控制縮氨酸和納米粒子表面的距離）

HRP-UCNP辣根過氧化氫酶上轉換納米粒子

透明質酸修飾上轉換納米顆粒

海藻酸鈉修飾上轉換納米顆粒

脂多糖修飾上轉換納米發光顆粒

Ficoll聚蔗糖修飾上轉換納米顆粒

甘露糖修飾水溶上轉換納米顆粒

半乳糖包覆脂溶上轉換納米顆粒

Casein酪蛋白修飾上轉換納米顆粒

聚組氨酸修飾上轉換納米顆粒

活性大分子修飾稀土上轉換發光顆粒

大分子蛋白偶聯上轉換納米顆粒

抗原偶聯UCNPs上轉換納米顆粒

抗體偶聯UCNPs上轉換納米顆粒

活性蛋白/小分子偶聯上轉換納米顆粒

活性生物分子偶聯上轉換發光納米顆粒

PAMAM修飾水溶性上轉換納米顆粒

上轉換氟化鑭納米顆粒

官能團修飾水溶性上轉換納米顆粒

Protein G修飾上轉換納米顆粒

生物標記/共價鍵偶聯上轉換納米顆粒

miRNA偶聯上轉換納米顆粒

二氧化錳納米片修飾的上轉換納米顆粒

Biotin修飾上轉換納米粒子

PEI修飾紅色上轉換納米顆粒

發射波長365nm上轉換納米顆粒

發射波長475nm上轉換納米發光顆粒

發射峰550nm稀土上轉換納米材料

發射波長660nm稀土上轉換發光粒子

發射波長804nm稀土上轉換UCNPS

粒徑30納米的上轉換納米顆粒

粒徑150nm的稀土上轉換顆粒

微米級500nm稀土上轉換納米發光顆粒

水溶性二氧化硅上轉換納米顆粒

羧基功能化二氧化硅上轉換納米顆粒

氨基功能化水溶性稀土上轉換發光顆粒

聚丙烯酸修飾UCNPS顆粒

PEG修飾的稀土上轉換發光顆粒

稀土摻雜上轉換納米棒/微米棒（近紅外發光）

綠色熒光蛋白（GFP）修飾稀土上轉換納米顆粒

光敏分子ONA修飾稀土上轉換納米顆粒

發射波長可調控的稀土上轉換納米發光材料

納米金棒修飾稀土上轉換發光材料

金納米棒二聚體修飾上轉換納米顆粒

核殼結構上轉換納米顆粒

NaYF4摻雜上轉換納米顆粒

NaErF4核/NaYbF4殼結構稀土上轉換納米顆粒

近紅外光激發的上轉換核殼微米棒

TiO2二氧化鈦修飾上轉換發光材料

UCNPs稀土摻雜上轉換熒光探針

稀土上轉換納米顆粒表面花菁染料配體