关键词：
纳米材料
金量子点
氧化锌量子点
细胞成像
药物控制释放
摘要：
目前,纳米技术正处在蓬勃发展的历史时期,它将人们对自然界的认识深入到纳米尺度,促使人们更加深刻地理解和认识物质的本质,揭示出这一维度下物质的诸多特性,如量子尺寸效应、小尺寸效应等。纳米技术研究涉及到化学、生物学、物理学、材料学等诸多学科,是时下一门多学科交叉融合的研究热点领域。随着研究的逐步深入,纳米技术在疾病的预防、诊断、治疗等多个方面应用价值已被广泛探究,有望推动分析化学、生物医学的革命性发展。
量子点作为一种粒径普遍在纳米级的颗粒材料,具有良好的荧光发射现象。自1998年量子点被首次用以生物成像领域,即揭开了量子点生物应用的序幕,不过早期被广泛使用的硒化镉、碲化镉等量子点,尽管其与传统有机染料相比具备诸多的优势,但也伴随着一些难以克服的困难,其中最突出的便是生物安全性的问题。于是,人们开始把目光投向更具生物相容性的其他不含镉的新型量子点研究。
本论文工作正是基于目前这一研究背景,以新型的发光金量子点、氧化锌量子点为研究载体,发展了这种具备良好生物相容性、水溶性的新型发光材料,从多个方面进行了分析探究。
第一章,系统的阐述了发光金纳米材料的研究进展,揭示了人们对发光金纳米材料的不断深入的认识历程,并从金量子点的制备、表征、性质、应用等多个方面尝试进行了较为详细的总结。同时,对氧化锌量子点的研究进展也进行了较为详细的总结,并对目前常用的药物控制释放体系的设计策略进行了小结。通过这些文献调研,为后续实验的设计、实验开展打下了良好的基础。
第二章,通过使用微乳法构建了二氧化硅包裹金量子点的新型复合发光纳米材料,这种纳米复合材料具备良好的水溶性、发光性能、生物相容性,同时,借助于硅烷化试剂,其表面非常易于进行功能化修饰。此外,通过这种复合纳米材料的构建,使得产物非常易于离心分离操作,这就方便了后续的实验操作。在实验中进一步采用嫁接的方法将功能性叶酸分子修饰于复合材料表面,使之具备了针对叶酸受体过量表达的肿瘤细胞的靶向识别功能,进而实现对这类肿瘤细胞的靶向细胞成像。
第三章,创新性发展了一种可制备荧光发射波长可调的发光金量子点的合成方法,即通过调节11-巯酸和青霉胺这两种有机分子的不同混合比例,使之与预先制备的金纳米种子溶液在一定条件下反应,便可得到不同发光波长的金量子点,这是一种非常新颖的制备多波长荧光发射金量子点的方法。进而我们对所得产物进行了包括紫外光谱、荧光光谱、透射电镜、X射线光电子能谱等各种表征,为进一步深入理解金发光原理提供了有力的实验依据。同时,实验还尝试使用11-巯酸、谷胱甘肽、半胱氨酸、3-巯基丙酸进行了比较实验,发现只有半胱氨酸与11-巯酸一定比例混合可以获得与11-巯酸和青霉胺混合类似的多波长荧光发射产物,进而推测出氨基、巯基及这两种基团间的距离在本实验方法中是非常重要的影响因素。此外,实验还考察了所获产物在细胞成像应用方面的潜在价值,以及进行了细胞活力测试。
第四章,利用氧化锌量子点的pH敏感特点,使之负载药物分子阿霉素,构建了一种新型的pH响应的药物控释系统,这种新型的药物体系在生理条件(pH7.4)下具备较为稳定的特点,而在酸性条件时,氧化锌量子点分解,如此便释放出了阿霉素药物分子。这种新型的药物控释体系具备多种优势,如较之常用的介孔硅载药系统,它具有较高的药物释放率,同时也比较容易被生理代谢得以清除。本实验详细的考察了这一新型药物控释体系在体外及在人胶质瘤细胞中的控制释放过程,发现这一药物控释体系具备良好的肿瘤细胞杀伤能力并可实现pH控制药物释放,这为今后的肿瘤化疗过程中如何减少副作用提供了一条新的思路。
第五章,首先对论文工作进行了较为全面的总结,进而基于在实验过程中积累的经验,以及在文献调研过程中发现的问题,提出了多个可进一步深入研究的方向,这些被提出的问题有望在今后的研究中被逐步解决。这样,必将极大的丰富人们对金量子点、氧化锌量子点的进一步认识,通过合理的运用,最终造福人类。
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