基于人血清白蛋白修饰的LaF3:Er3+,Yb3+上转换纳米探针用于宫颈癌细胞近红外激发生物成像研究

这篇研究报道了通过水热法合成Er3+/Yb3+共掺杂LaF3上转换纳米颗粒（UCNPs），并采用人血清白蛋白（HSA）进行表面修饰。该纳米探针在976 nm近红外光激发下展现出优异的绿光（520/540 nm）和红光（655 nm）上转换发光特性，具有深层组织穿透、低自发荧光和生物相容性优势。细胞实验证实HSA涂层显著提升HeLa细胞的摄取效率（6小时达峰值），且在0.4 mg/mL浓度下保持80%以上细胞活性，为肿瘤靶向光学成像提供了新型纳米探针设计方案。

　　

2 实验方法
采用改良水热法合成2 mol% Er³⁺和20 mol% Yb³⁺共掺杂LaF₃纳米颗粒。通过硝酸溶解稀土氧化物制备前驱体溶液，与氟化铵溶液在50°C下混合后，150°C水热反应1小时获得裸颗粒。HSA涂层通过12小时物理吸附完成，形成约8 nm厚的蛋白壳层。

3.1 结构表征
XRD证实产物为菱方相LaF₃（空间群P3?c1），Er/Yb掺杂引起晶格膨胀（Yb³⁺离子半径116 pm > La³⁺ 103.2 pm）。TEM显示裸颗粒平均尺寸25 nm，HSA修饰后增至60 nm，动态光散射（DLS）显示Zeta电位由+39.1 mV（裸颗粒）转变为-19.9 mV（HSA涂层），证实羧基成功锚定。

3.2 光学特性
976 nm激发下呈现典型Er³⁺发射：²H_11/2/⁴S_3/2→⁴I_15/2跃迁产生双峰绿光（520/540 nm），⁴F_9/2→⁴I_15/2跃迁产生红光（655 nm）。功率依赖实验显示1.81斜率，证实双光子吸收机制。Yb³⁺敏化剂通过能量转移（ET）显著提升Er³⁺吸收截面，20 mol%掺杂浓度有效平衡能量传递与浓度猝灭效应。

3.3 生物相容性
MTT实验表明HSA涂层使HeLa细胞在0.4 mg/mL浓度下存活率>80%，较裸颗粒提高15%。人脂肪间充质干细胞（hADMSCs）实验验证材料对正常细胞低毒性。荧光定量显示6小时摄取达峰值，随后因胞吐作用下降，共聚焦显微镜证实纳米颗粒定位于细胞质。

4 结论
HSA功能化LaF₃:Er,Yb UCNPs兼具优异的近红外-可见光转换效率（CIE坐标0.296,0.674）和生物安全性，其"生物窗口"激发特性（900-1200 nm）为活体深层组织成像提供了理想探针。未来研究可探索表面靶向修饰以增强肿瘤特异性富集能力。