钆基稀土纳米颗粒的制备及应用研究进展

胡燕燕^1,2，杨春林³，乔慧娜^1,2，欧梅桂^1,2

1. 贵州大学材料与冶金学院2. 高性能金属结构材料与制造技术国家地方联合工程实验室3. 贵阳学院化学与材料工程学院

摘 要：稀土元素因具有特殊的4f电子结构、相对大的原子序数和独特的光电磁性质,吸引了研究者的广泛关注,被应用于稀土基纳米颗粒的制备上,特别是钆基纳米粒子的制备及理化性能研究方面。研究表明,稀土基纳米材料易掺杂其他稀土及金属离子,稳定性好,声子能量低,具有较大的中子吸收截面的特性,因而在发光、生物及医药等领域得到了广泛的应用。研究者们通过采用不同的制备方法得到了不同形貌和结构的稀土纳米材料,以改善其发光性能、弛豫性能、药物携带性能、靶向性等,以便更好地将其应用于发光、成像、医学治疗等不同领域中。制备氧化钆纳米粒子的方法多为液相法,该法具有操作简单、粒度可控、分散性好的特点。稀土发光材料能吸收或发射从紫外光区到红外光区的各种波长的电磁波辐射,因此近年来,除了研究不同稀土离子掺杂氧化钆对其发光性能的影响外,研究者们还利用多种稀土离子的共掺杂、稀土离子与金属离子的共掺杂,以达到调节发光、提高色彩饱和度以及发光强度的目的。钆离子因拥有七个未配对电子而被用作磁共振造影剂。目前,临床上应用最多的是以纳米氧化铁为主的阴性造影剂和以二乙三胺五醋酸钆（Gd-DTPA）为主的阳性造影剂。但纳米氧化铁成像存在信号强度较低、图像较暗、易产生伪影等问题,所以目前对于阴性造影剂的研究较少。而Gd-DTPA与氧化钆相比,后者磁性粒子密度高于前者,因此,近来的研究热点集中于通过优化制备工艺来提高氧化钆纳米材料的弛豫性能,以及通过结合氧化钆纳米材料的荧光特性,来实现其光学-磁共振成像（MRI）双模态探测功能。另外,高原子序数的钆还能作为放射增敏剂,可增加肿瘤细胞放射治疗的敏感性,相比于金、铪、铋等同样具有放射增敏潜力的增敏剂,钆基放射增敏剂能结合MRI实现图像引导放射治疗。同时,相比于铅元素,钆具有更高的射线吸收性能,因此其在屏蔽材料的应用上受到重视。本文比较了氧化钆纳米颗粒的几种主要制备方法及它们的优缺点,简述氧化钆纳米颗粒在发光材料、医学治疗、屏蔽材料方面的应用,并指出其研究尚存在的问题及发展方向。

关键词：氧化钆纳米颗粒;发光;磁共振成像;放射增敏剂;生物探针;