一种光动力治疗系统及持续产生单线态氧的方法与流程
本发明属于医疗设备领域，更具体地，涉及一种光动力治疗系统。
背景技术：
光动力治疗是一种非侵入性治疗手段，已广泛应用于临床浅表型肿瘤的治疗，其具有选择性高、毒副作用小、创伤小等优点。但是目前光敏剂吸收的波长多为紫外或可见光，该波段光的组织穿透深度较浅；其次，光敏剂依赖于氧生成氧自由基，肿瘤组织内部缺氧的微环境导致其产率低下。因此，提高光在组织中穿透深度、缓解肿瘤部位缺氧进而提高单线氧产率的问题是临床光动力治疗需克服的难题。
光在生物组织中的穿透深度取决于多个参数，包括光的波长、强度、相干性和组织的生理学特征等。为了产生足够的单线氧造成细胞毒性，光源发出的光谱应和光敏剂的最大吸收波长范围一致。临床常用的照射光是紫外、可见光，这个波段的光能被生物组织中血红蛋白、黑色素等有效吸收，导致这一波段的光无法穿透到肿瘤组织内部。波长在700～1300nm的光能有效避免其他激发和发射波长对组织的干扰和损伤，具有良好的组织穿透深度，被称为“光学窗口”或“近红外窗口”。由于临床上使用的光敏剂在近红外区域存在吸收极弱等问题，目前为止近红外光很少直接应用于光动力治疗。镧系上转换纳米颗粒的发展，为实现近红外光在光动力治疗中的应用提供了可能。具有发光稳定、不易光漂白、高信噪比等优点，已发展成为生物医学领域一类新兴的纳米材料。镧系上转换纳米颗粒通过吸收两个或多个近红外光子转换为一个高能的光子，产生紫外、可见或近红外的发射光。因此，利用镧系上转换纳米颗粒上转换发光特性激发传统紫外光、可见光吸收的光敏剂，构建镧系上转换纳米颗粒光动力治疗体系，是解决临床使用的光敏剂在近红外区域吸收极弱问题的有效手段。传统镧系上转换纳米颗粒使用980nm激光激发。但是生物组织中的水对980nm光吸收很大，会造成潜在的热损伤。相对而言，生物组织对808nm光吸收较弱、对组织热损伤小，重要的是808nm光源也能提供更高的组织穿透深度，所以构建808nm激发的镧系上转换纳米颗粒是近年国际研究热点。构建有效的808nm激发的镧系上转换纳米颗粒，通常使用钕作为主敏化剂，但是，钕具有多重能级、能量跃迁复杂、淬灭效应强等特点，极大地降低了钕镧系上转换纳米颗粒荧光效率。构建高效的808nm激发的钕镧系上转换纳米颗粒光动力治疗体系，提高单线态氧产率是实现808nm光源在光动力治疗应用中亟待解决的问题之一。
大多数实体肿瘤生长快速，随着肿瘤细胞的增殖，其与周围间质血管的距离不断增加，引起肿瘤内部严重缺氧。此外，由于肿瘤新生血管生长速度快、结构分布紊乱、管腔易于塌陷等原因，肿瘤内部会进一步缺氧。缺氧的肿瘤微环境反过来又会诱使肿瘤进一步恶化，同时降低各种治疗方法(例如化疗、放射等)对肿瘤的治疗效果。光动力治疗过程中需要连续消耗氧气，会加速肿瘤缺氧。因此，如何解决肿瘤缺氧，是光动力治疗治疗亟待解决的问题之一。目前已有研究多采用“自供氧方法”供氧，例如：“全氟化碳携氧供氧”、纳米二氧化锰催化过氧化氢供氧、红细胞膜包裹法、利用过氧化氢酶催化过氧化氢供氧等。但是，这些方法仍存在供氧效率低、稳定性差、临床可行性不足等问题。
技术实现要素：
针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种多功能镧系纳米颗粒、其制备方法，以及一种利用该纳米颗粒产生单线态氧的方法及光动力治疗系统，其目的在于通过在构建该镧系纳米颗粒，同时利用近红外激光激发该镧系纳米颗粒，并联合高压氧舱，实现供氧增氧，从而促进纳米颗粒药物的靶向输送以及单线态氧的产生，由此解决现有技术单线态氧产生不足、光动力治疗系统效果不佳的技术问题。
为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种镧系纳米颗粒，所述镧系纳米颗粒内核具有层层包裹的三明治结构，外壳为介孔硅层，所述三明治结构的化学组成为nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz@msio2，其中0≤x≤0.3；0≤y≤0.05；0≤z≤0.1；0≤t≤0.4,所述介孔硅层的厚度为2～20nm。
优选地，所述镧系纳米颗粒内核的平均粒径为10～100nm。
优选地，所述纳米颗粒表面吸附有光敏剂，所述光敏剂为520nm、550nm或660nm处有吸收的光敏剂。
优选地，所述光敏剂为玫瑰红、mc540、甲基蓝或二氢卟吩。
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的镧系纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
1)向乙酸钆、乙酸钇、乙酸铒和乙酸钙的混合物中加入油酸和十八烯，在惰性气体环境下升温至130～160℃，搅拌45～60min，得到溶液a；
2)将所述溶液a冷却至20～30℃，向所述溶液a中滴加氢氧化钠/氟化铵的甲醇溶液，得到溶液b；
3)将所述溶液b升温至50～70℃，抽真空除去甲醇，在惰性气体环境下以5～20℃/min升温至260～320℃，反应30～50min，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz纳米颗粒混合液；
4)将所述油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz纳米颗粒混合液冷却至20～30℃，再加入2～4倍混合液体积的乙醇，离心得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz纳米颗粒，用乙醇洗涤，然后分散在己烷中，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz纳米颗粒的己烷溶液；
5)向乙酸钇和乙酸钙的混合物中加入油酸和十八烯，在惰性气体环境下升温至130～160℃，搅拌45～60min，得到溶液c；
6)将所述溶液c冷却至20～30℃，向所述溶液c中滴加氢氧化钠/氟化铵的甲醇溶液和所述nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz纳米颗粒的己烷溶液，得到溶液d；
7)将所述溶液d升温至50～70℃，抽真空除去甲醇和己烷，在惰性气体环境下以5～20℃/min升温至260～320℃，反应30～50min，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒混合液；
8)将所述油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒混合液冷却至20～30℃，再加入2～4倍混合液体积的乙醇，离心得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒，用乙醇洗涤，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒成品；然后分散在己烷中，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒的己烷溶液；
9)向乙酸钕、乙酸钆和乙酸钙的混合物中加入油酸和十八烯，在惰性气体环境下升温至130～160℃，搅拌45～60min，得到溶液e；
10)将所述溶液e冷却至20～30℃，向所述溶液c中滴加氢氧化钠/氟化铵的甲醇溶液和所述nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒的己烷溶液，得到溶液f；
11)将所述溶液f升温至50～70℃，抽真空除去甲醇和己烷，在惰性气体环境下以5～20℃/min升温至260～320℃，反应30～50min，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒混合液；
12)将所述油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒混合液冷却至20～30℃，再加入2～4倍混合液体积的乙醇，离心得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒，用乙醇洗涤，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒成品，用乙醇洗涤，然后分散在己烷中，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒的己烷溶液；
13)取十六烷基三甲基溴化铵加入到水中，搅拌0.5～2小时，形成溶液g；随后升温至60～80℃；
14)将所述nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒的己烷溶液滴加入所述溶液g，搅拌条件下反应0.5～48小时；然后滴加乙酸乙酯、氢氧化钠和50～300ul的teos，搅拌条件下反应2～8小时，得到溶液h；将所述溶液h离心后，得到如权利要求1所述的镧系纳米颗粒。
优选地，步骤(1)、步骤(5)和步骤(9)中每溶解1mmol的镧系元素化合物，所述油酸用量为3～10ml，所述十八烯用量在5～10ml；
按照本发明的另一个方面，提供了一种所述的镧系纳米颗粒的应用，应用于制备治疗肿瘤的药物。
按照本发明的另一个方面，提供了一种利用镧系纳米颗粒持续产生单线态氧的方法，将所述的镧系纳米颗粒置于高压氧环境中，同时对所述镧系纳米颗粒进行近红外激光照射。
优选地，所述高压氧环境由高压氧舱提供。
优选地，所述近红外激光的波长为980、915、808或780nm。
优选地，所述置于高压氧环境中的时间为30min～4h/次，所述高压氧的压力为大于1个大气压，但不大于3个大气压。
按照本发明的另一个方面，提供了一种光动力治疗系统，所述光动力治疗系统包括如下模块：载药模块、高压氧供给模块和光照模块；
其中，所述载药模块用于负载药物；所述药物优选为所述的负载光敏剂的镧系纳米颗粒；
所述高压氧供给模块用于向所述载药模块提供高压氧气，所述载药模块置于所述高压氧供给模块提供的高压氧环境中；
所述光照模块用于向所述载药模块提供光照，使所述药物在光照下持续产生单线态氧。
本发明首先构建一种可以用于光动力治疗系统的镧系纳米颗粒，纳米颗粒的构建分为三步：首先是构建一种层层包裹的三明治结构的镧系纳米颗粒；其次，在三明治结构的镧系纳米颗粒表面形成介孔硅层，用以达到提高纳米颗粒在水中分散性和负载光敏剂的目的；第三，通过物理吸附的方式，将光敏剂连接到纳米颗粒上。该纳米颗粒在近红外激光980、915、808、780nm的激发下，与细胞内氧气反应，产生单线态氧。因为肿瘤具有乏氧的特征，光动力治疗系统需要氧气的参与产生单线态氧，所以如何提高细胞内氧气的含量也就至关重要。本发明通过采用上述吸附有光敏剂的镧系纳米颗粒，并联合高压氧舱，提出了一种持续产生单线态氧的方法，增强了光动力治疗系统的治疗效果，同时也提高了纳米颗粒在肿瘤的靶向输送，增强了纳米粒子的渗透滞留效应(enhancedpermeationandretention，epr)，实现了两者的协同，达到较好的治疗效果。
总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果。
(1)本发明所制备的多功能镧系纳米颗粒为掺杂钇、铒、钕等的复合纳米颗粒，可以在近红外光980、915、808或780nm激光下激发，产生绿色和红色的荧光，实现上转换荧光，且荧光强度高；油溶性多功能镧系纳米颗粒激发60min后荧光相对强度仍为98％，荧光稳定性好，可长时间使用；本发明的油溶性多功能镧系纳米颗粒在若干天后再次激发，荧光相对强度保持稳定，无光漂白的现象。
(2)本发明所制备的油溶性多功能镧系纳米颗粒掺杂铒，最强荧光发射波长为550nm，荧光穿透性好。
(3)本发明所制备的油溶性多功能镧系纳米颗粒，尺寸为10～100nm，粒度小且均匀。制备方法简单易行、便于控制，通过控制反应温度和反应时间，可精确调控油溶性镧系纳米颗粒；同时该制备方法所需时间短，生产效率高。
(4)本发明所用的外层的介孔硅，尺寸在2～20nm，有效的提高中心发光纳米颗粒的水中分散性，同时为负载的光敏剂提供载体。
(5)本发明所用的光敏剂可以用玫瑰红，也可以是mc540,二氢卟吩等在520、550或660nm波段有吸收的光敏剂。
(6)本发明提供的一种持续产生单线态氧的方法，利用本发明提供的镧系纳米颗粒结合近红外激光照射，由于置于高压氧环境中，可以持续不断产生单线态氧。
(7)本发明提供的光动力治疗系统，通过采用特定的油溶性多功能镧系纳米颗粒，并联合高压氧舱，提高了肿瘤病灶部位氧气的溶解量，在近红外激光激发下持续不断产生单线态氧，同时高压氧环境也能够提高纳米颗粒在肿瘤的靶向输送，增强了纳米颗粒的epr效应，实现了协同效应，因此本发明的光动力治疗系统能够取得了很好的治疗效果。
附图说明
图1是本发明实施例1制备的内核的nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1的透射电镜图(尺度：50nm)；
图2是水溶性的nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2透射电镜图；
图3a为nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2x-射线衍射图，图3a中纵坐标数值为强度相对值；图3b为该油溶性纳米颗粒绿色发光效率；
图4本发明实施例1所制备的nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2-玫瑰红纳米颗粒在808nm激光下产生的单线态氧，图4中纵坐标为dpbf(单线态氧产生的指示剂)荧光强度相对值；
图5为采用本发明的纳米颗粒在小鼠的肿瘤的靶向输送效果比较图；
图6为采用本发明的光动力治疗系统以及单线态氧的产生方法对小鼠肿瘤进行处理的结果。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
本发明提供的镧系纳米颗粒，其内核具有层层包裹的三明治结构，外壳为介孔硅层，其中内核三明治结构的纳米颗粒为油酸配位键合在纳米颗粒晶体表面，其结构化学组成为nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz，其中0≤x≤0.3；0≤y≤0.05；0≤z≤0.1；0≤t≤0.4,该三明治结构的外壳是可调控厚度的介孔硅层，其中内核三明治结构的镧系纳米颗粒的平均粒径为10～100nm，外壳介孔硅层的厚度为2～20nm。
本发明制备的优选的三种具有核壳结构的镧系纳米颗粒结构化学组成为：
nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2或
nagd0.73f4:yb0.2，er0.02,ca0.05@nayb0.95f4:ca0.05@nand0.65f4:gd0.3,ca0.05@msio2或
nagd0.7f4:yb0.2，er0.05,ca0.05@nayb0.95f4:ca0.05@nand0.65f4:gd0.3,ca0.05@msio2。
因此，本发明的镧系纳米颗粒整体的平均粒径为12～120nm。
上述镧系纳米颗粒表面可吸附光敏剂，所述光敏剂为在520、550、660nm处有吸收的光敏剂，优选为玫瑰红、mc540、甲基蓝或二氢卟吩等。
上述镧系纳米颗粒的制备方法，包括如下步骤：
1)向乙酸钆、乙酸钇、乙酸铒和乙酸钙的混合物中加入油酸和十八烯，在惰性气体环境下升温至130～160℃，搅拌45～60min，得到溶液a；
2)将所述溶液a冷却至20～30℃，向所述溶液a中滴加氢氧化钠/氟化铵的甲醇溶液，得到溶液b；
3)将所述溶液b升温至50～70℃，抽真空除去甲醇，在惰性气体环境下以5～20℃/min升温至260～320℃，反应30～50min，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz纳米颗粒混合液；
4)将所述油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz纳米颗粒混合液冷却至20～30℃，再加入2～4倍混合液体积的乙醇，离心得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz纳米颗粒，用乙醇洗涤，然后分散在己烷中，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz纳米颗粒的己烷溶液；
5)向乙酸钇和乙酸钙的混合物中加入油酸和十八烯，在惰性气体环境下升温至130～160℃，搅拌45～60min，得到溶液c；
6)将所述溶液c冷却至20～30℃，向所述溶液c中滴加氢氧化钠/氟化铵的甲醇溶液和所述nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz纳米颗粒的己烷溶液，得到溶液d；
7)将所述溶液d升温至50～70℃，抽真空除去甲醇和己烷，在惰性气体环境下以5～20℃/min升温至260～320℃，反应30～50min，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒混合液；
8)将所述油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒混合液冷却至20～30℃，再加入2～4倍混合液体积的乙醇，离心得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒，用乙醇洗涤，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒成品；然后分散在己烷中，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒的己烷溶液；
9)向乙酸钕、乙酸钆和乙酸钙的混合物中加入油酸和十八烯，在惰性气体环境下升温至130～160℃，搅拌45～60min，得到溶液e；
10)将所述溶液e冷却至20～30℃，向所述溶液c中滴加氢氧化钠/氟化铵的甲醇溶液和所述nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz纳米颗粒的己烷溶液，得到溶液f；
11)将所述溶液f升温至50～70℃，抽真空除去甲醇和己烷，在惰性气体环境下以5～20℃/min升温至260～320℃，反应30～50min，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒混合液；
12)将所述油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒混合液冷却至20～30℃，再加入2～4倍混合液体积的乙醇，离心得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒，用乙醇洗涤，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒成品，用乙醇洗涤，然后分散在己烷中，得到油溶性nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒的己烷溶液；
13)取十六烷基三甲基溴化铵加入到水中，搅拌0.5～2小时，形成溶液g；随后升温至60～80℃；
14)将所述nagd(1-x-y-z)f4:ybx，ery,caz@naybf4:caz@nand(1-t-z)f4:gdt,caz纳米颗粒的己烷溶液滴加入所述溶液g，搅拌条件下反应0.5～48小时；然后滴加乙酸乙酯、氢氧化钠和50～300ul的teos，搅拌条件下反应2～8小时，得到溶液h；将所述溶液h离心后，得到如权利要求1所述的镧系纳米颗粒。
其中，步骤1)、步骤5)和步骤9)中每溶解1mmol的镧系元素化合物，所述油酸用量为3～10ml，所述十八烯用量在5～10ml。
步骤2)所述nh4f的用量为镧系元素化合物摩尔量的3～4倍；步骤2)所述naoh的用量为镧系元素化合物摩尔量的2～3倍；步骤2)滴加所述naoh/nh4f的甲醇溶液的滴加时间为1～10min。步骤6)和步骤10)所述nh4f的用量为镧系元素化合物摩尔量的1～2倍；步骤6)和步骤10)所述naoh的用量为镧系元素化合物摩尔量的1～1.5倍。
步骤13)所述ctab加入量为0.1g/10毫升水。
步骤14)滴加时间为10分钟～5小时。
负载光敏剂的方法为：将上述镧系纳米颗粒分散到适量的水中，加入适量的光敏剂水溶液，搅拌后离心，得到负载(吸附)有光敏剂的镧系纳米颗粒。
本发明所述的镧系纳米颗粒为一种多功能镧系纳米颗粒，可以应用于制备治疗肿瘤的药物。
本发明还提供了一种利用镧系纳米颗粒持续产生单线态氧的方法，通过将吸附有光敏剂的镧系纳米颗粒置于高压氧环境中，同时对该镧系纳米颗粒进行近红外激光照射。镧系纳米颗粒的浓度为10mg/ml，用量为10～200ul，镧系纳米颗粒表面的光敏剂为玫瑰红时，玫瑰红的浓度为0.5～1g/10ml水，该高压氧环境由高压氧舱提供，近红外激光的波长为980、915、808或780nm。
将该方法用于肿瘤的治疗时，将含有表面吸附光敏剂的该镧系纳米颗粒置于高压氧环境中的时间为30min～4h/次，高压氧的压力为大于1个大气压，但不大于3个大气压，近红外激光照射的时间为5min～5h/次，所述激光强度为0.35w/cm2～5w/cm2，可以根据单线态氧产生量的需要来确定置于高压氧环境以及光照的次数和时间。
本发明的光动力治疗系统，包括载药模块、高压氧供给模块和光照模块；其中，载药模块用于负载表面吸附有光敏剂的镧系纳米颗粒；高压氧供给模块用于向载药模块提供高压氧气，载药模块置于高压氧供给模块提供的高压氧环境中；光照模块用于向载药模块提供光照，使负载光敏剂的镧系纳米颗粒在光照下持续产生单线态氧，产生的单线态氧用于病灶的光动力治疗。
本发明通过改变镧系元素的种类及配比调节油溶性纳米颗粒的荧光发射强度，如实施例中采用乙酸钕、乙酸钆、乙酸铒和乙酸钙为反应前体，制备得到油溶性nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1纳米颗粒，具有粒径小、粒径均一的特点。该纳米颗粒在近红外光980、915、808和780nm激发下，产生发射波长为520、550和660nm的荧光，荧光强度高、荧光稳定性好；当铒为发光中心，当铒的掺杂度为2％时，所制备的油溶性纳米颗粒绿色发光效率最高。本发明的油溶性纳米颗粒的粒径通过控制反应温度和时间调控，温度越高、反应时间越长，油溶性纳米颗粒的粒径越大。
构建的纳米颗粒的外层包裹一层介孔硅，一方面可以提高纳米颗粒的水溶性，另一方面由于其可控的层厚，可以作为载体，负载光敏剂。光敏剂的负载效率与孔隙率、比表面积有关。
上述纳米颗粒在近红外光980nm、915nm、808nm和780nm的激发下，产生的520nm和550nm荧光会被外壳的光敏剂玫瑰红吸收，在细胞内氧气的参与下，产生单线态氧。
由于肿瘤具有乏氧的特征，而且光动力治疗本身会消耗氧气，因此现有技术的光动力治疗系统治疗效果低下。本发明提供的光动力治疗系统，通过联合高压氧舱的方式，达到提高了肿瘤氧气的溶解量的目的，增强了光动力治疗的效果，同时也提高了纳米颗粒在肿瘤病灶的靶向输送，增强了纳米颗粒的渗透滞留效应(epr效应)，实现了两者的协同，达到较好的治疗效果。
以下为实施例：
实施例1
制备nagd0.7f4:yb0.18，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3，ca0.1@msio2-rosebengal
1.1制备nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1
1)称取0.7mmol乙酸钆,0.18mmol乙酸钇,0.02mmol乙酸铒,0.1mmol乙酸钙，向其中加入4ml油酸和7ml十八烯，在氩气环境下升温至140℃，搅拌1h，得到溶液a；
2)溶液a冷却至室温，用蠕动泵向溶液a中滴加溶有4mmol氢氧化钠/氟化铵的甲醇溶液10ml，控制蠕动泵的转速，调节滴加速度为0.3ml/min，得到溶液b；
3)溶液b升温至60℃，抽真空除去甲醇，在氩气环境下以10℃/min升温至280℃，反应60min，得到油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1混合液；
4)油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1混合液冷却至室温，再加入3倍混合液体积的乙醇，12000rpm离心5min，得到油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1，用乙醇洗涤3次，得到油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1成品。将其分散于10ml的己烷溶液中。
1.2制备nagd0.7f4:yb0.18，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1
1)称取0.9mmol乙酸钇、0.1mmol乙酸钙，向其中加入4ml油酸和7ml十八烯，在氩气环境下升温至140℃，搅拌1h，得到溶液c；
2)溶液a冷却至室温，用蠕动泵向溶液b中滴加溶有4mmol氢氧化钠/氟化铵的甲醇溶液5ml和10mlnagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1的己烷溶液，控制蠕动泵的转速，调节滴加速度为0.3ml/min，得到溶液d；
3)溶液d升温至60℃，抽真空除去甲醇，在氩气环境下以10℃/min升温至280℃，反应60min，得到油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1混合液；
4)油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1混合液冷却至室温，再加入3倍混合液体积的乙醇，12000rpm离心5min，得到油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1，用乙醇洗涤3次，得到油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1成品。
1.3制备nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3，ca0.1
1)称取0.6mmol乙酸钕,0.3mmol乙酸钆,0.1mmol乙酸钙混合物，向其中加入4ml油酸和7ml十八烯，在氩气环境下升温至140℃，搅拌1h，得到溶液e；
2)溶液e冷却至室温，用蠕动泵向溶液e中滴加溶有4mmol氢氧化钠/氟化铵的甲醇溶液5ml和10mlnagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1的己烷溶液，控制蠕动泵的转速，调节滴加速度为0.3ml/min，得到溶液f；
3)溶液f升温至60℃，抽真空除去甲醇，在氩气环境下以10℃/min升温至280℃，反应60min，得到油溶性nagd0.7f4:yb0.18,er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3，ca0.1混合液；
4)油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3，ca0.1混合液冷却至室温，再加入3倍混合液体积的乙醇，12000rpm离心5min，得到油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3，ca0.1，用乙醇洗涤3次，得到油溶性nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3，ca0.1成品。
1.4制备nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3，ca0.1@msio2
1)称取0.1g十六烷基三甲基溴化铵加入到10ml水中，搅拌均匀，形成溶液g；随后升温至70℃；
2)适量的nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1纳米颗粒的己烷溶液滴加入溶液g；
3)向上述中滴加乙酸乙酯、氢氧化钠(2m)、teos(100ul)溶液，搅拌3h，得到溶液h；
4)将溶液h离心后，得到水溶性的nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2纳米颗粒；
1.5制备nagd0.7f4:yb0.18，er0.02，ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3，ca0.1@msio2-rosebengal
将0.1gnagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2分散到5ml水中，加入200ul玫瑰红水溶液(100mg/ml)，搅拌24h后离心，得到
nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2-玫瑰红纳米颗粒.
图1是本发明实施例1制备的镧系纳米颗粒nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1的内核的透射电镜图(尺度：50nm)；内核的尺寸大概在10nm左右。
图2是本发明实施例1制备的水溶性的镧系纳米颗粒nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2透射电镜图；整体的尺寸大概在17nm左右，粒径均一。
图3a是本发明实施例1制备的镧系纳米颗粒nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2x-射线衍射图，图3a中纵坐标数值为强度相对值，每个峰值对应的晶面如图3a所示。该纳米颗粒在近红外光980、915、808、780nm激发下，产生发射波长为520、550、660nm的荧光，荧光强度高、荧光稳定性好；当铒为发光中心，当铒的掺杂度为2％时，所制备的油溶性纳米颗粒绿色发光效率最高，如图3b所示。
实施例2
nagd0.73f4:yb0.2，er0.02,ca0.05@nayb0.95f4:ca0.05@nand0.65f4:gd0.3,ca0.05@msio2或
nagd0.7f4:yb0.2，er0.05,ca0.05@nayb0.95f4:ca0.05@nand0.65f4:gd0.3,ca0.05@msio2也可按照实施例1类似的方法制备得到，本发明的油溶性纳米颗粒的粒径通过调节反应温度和时间来进行调控，温度越高、反应时间越长，油溶性纳米颗粒的粒径越大。
实施例3
一种光动力治疗系统，包括载药模块、高压氧供给模块和光照模块，其中，载药模块为4t1肿瘤、瘤体积约为100mm3的balbc小鼠，该肿瘤内部含有50ul的实施例1制备得到的镧系纳米颗粒nagd0.7f4:yb0.18,er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2-rosebengal(5mg/ml)；高压氧供给模块为高压氧舱，压力为3个大气压；光照模块为880nm激光照射。
利用实施例1制备得到的镧系纳米颗粒持续产生单线态氧的方法，步骤为：将上述载药模块置于压力为3个大气压的高压氧舱中2小时，同时对含有该镧系纳米颗粒的上述肿瘤进行近红外激光照射(0.75w/cm2、16min/次)，每隔一天高压氧一次，随后照射一次，实验整个周期内共处理三次，实验天数14天，观察单线态氧的产生情况，实验结果如图4所示。图4为本发明实施例1所制备的nagd0.68f4:yb0.2，er0.02,ca0.1@nayb0.9f4:ca0.1@nand0.6f4:gd0.3,ca0.1@msio2-玫瑰红纳米颗粒在808nm激光下产生的单线态氧的标准，图4中纵坐标为dpbf(单线态氧产生的指示剂)荧光强度相对值，dpbf的数值下降越快，提示单线态氧的产生率越高，图4中ucnp+rb+hbo为高压氧组，ucnp+rb+normoxia为正常氧组，ucnp+rb+hypoxia组为缺氧组，rb为光敏剂玫瑰红，ucnp为上转换荧光纳米材料，从图4中可以看出，高压氧处理后的单线态氧的产生率最快，20分钟时产生的单线态氧量为普通组的2倍，为缺氧组的8.5倍。
利用该光动力治疗系统以及单线态氧的产生方法对肿瘤进行处理和观察，图5为纳米颗粒在小鼠的肿瘤的靶向输送效果比较，normal组为常压组，hbo组为高压氧组，可以看出，从2小时后，高压氧处理的纳米颗粒的肿瘤靶向输送肖国就高于普通组，随着时间的延长，直到24小时，高压氧处理的纳米颗粒在肿瘤的靶向输送效果都高于普通组。图6为小鼠的肿瘤抑制效果。图5中control组为pbs组，nir组为近红外光照射组，hbo组为高压氧组，ucnps+hbo为上转换纳米材料+高压氧组，ucnps+nir为上转换纳米材料+近红外光照射组，ucnps+nir+hbo为上转换纳米材料+近红外光照射+高压氧组，可以看出，相比较于其他的组别，高压氧处理后的抑瘤效果远远好于其他组别，处理时间14天。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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