基于上转换纳米颗粒的杂化纳米簇实现近红外二区温度反馈控制的光热治疗新策略

本研究开发了一种新型自组装杂化纳米簇（Hy-NCs），通过整合Pr6O11纳米颗粒与稀土掺杂上转换纳米颗粒（UCNPs），实现了在近红外二区（NIR-II）窗口内具有温度反馈功能的光热治疗（PTT）。该体系在1064 nm激光激发下展现47%的光热转换效率，并通过上转换发光（UCL）信号实时监测体内温度，为精准癌症治疗提供了创新性解决方案。

　　

亮点（Highlight）

近红外（NIR）激活的光热治疗（PTT）因其非侵入性和卓越疗效在临床纳米医学中备受关注。然而，缺乏实时局部温度反馈机制阻碍了精准治疗的发展。本研究通过将具有优异温度传感性能的稀土掺杂上转换纳米颗粒（UCNPs）与Pr₆O₁₁纳米颗粒整合，开发了自组装杂化纳米簇（Hy-NCs），实现了温度反馈控制的PTT。纳米颗粒尺寸增大导致Pr₆O₁₁吸收光谱从紫外区红移至近红外区。360 nm的Pr₆O₁₁纳米颗粒在NIR-II窗口表现出显著的光吸收和高效光热转换，在1064 nm连续波激光照射下产生强劲光热效应。此外，通过UCNPs的上转换发光（UCL）可精确检测和监测体内温度，避免对邻近健康组织造成光热损伤。这些发现为开发针对NIR-II光谱区域的温度反馈型杂化纳米簇提供了创新策略，在癌症治疗中具有广阔应用前景。

材料与表征（Materials and characterization）

稀土氧化物Yb₂O₃（99.99%）、Er₂O₃（99.99%）、Pr₆O₁₁粉末（99.99%）和Y₂O₃（99.99%）购自上海跃龙新材料有限公司。十二烷基三甲基溴化铵（DTAB）、聚维酮（PVP；分子量55000 g/mol）、乙二醇（EG）、油酸（OA；90%）、1-十八烯（ODE；>90%）、Eagle培养基、胰蛋白酶-EDTA和NH₄F购自Sigma-Aldrich。无水乙醇、环己烷、甲醇、氯仿（CHCl₃）、盐酸等试剂均采用标准分析方法进行表征。

Hy-NCs的合成与表征（Synthesis and characterization of Hy-NCs）

采用成熟的均相沉淀法合成Pr₆O₁₁纳米颗粒。通过调控浓度、反应时间和温度等条件，可将其尺寸从96 nm精确调控至360 nm。SEM和TEM图像显示Pr₆O₁₁纳米颗粒呈球形（图2a-c），XRD图谱（PDF#42-1121，图2d）证实其结晶性质。根据Scherrer公式计算的纳米晶尺寸与TEM观测结果高度一致。

结论（Conclusions）

成功通过简单有效的两相系统组装法合成由NaYbF₄:2 mol%Er@NaYF₄和Pr₆O₁₁构成的Hy-NCs。在1064 nm激光照射下实现47%的光热转换效率，彰显其作为高效光热剂的潜力。关键突破在于通过UCNPs的上转换发光（UCL）实现温度监控，确保对治疗过程的精准实时反馈控制。