李朝辉[1]2006年在《量子点荧光探针的制备及其在化学生物分析中的应用研究》文中指出量子点是近年发展起来的一种新型荧光探针,与传统的有机荧光染料相比,具有许多优良的光谱性能,在生物化学、细胞生物学、分子生物学等研究领域显示了极其广阔的应用前景,已经引起了人们越来越广泛的重视。本论文瞄准这一重要的研究方向,在对当前迅速发展的量子点进行简要综述的基础上,以量子点的制备、量子点的性能表征以及量子点在化学生物分析中的应用为主线,主要开展了以下几个方面的工作:一、直接制备了水溶性CdTe量子点,开展了基于水溶性量子点的Cu~(2+)离子测定研究。以巯基乙酸为稳定剂,采用水相合成法成功制备了表面带有羧基的水溶性CdTe量子点,并对其进行了荧光发射光谱、紫外可见吸收光谱、荧光成像、原子力显微镜(AFM)成像、透射电子显微镜(TEM)成像等系列表征。实验结果表明,所制备的量子点具有良好的光学性能,其激发光谱宽且连续,发射光谱窄而对称,为本论文后续的拓展与应用研究提供了保证。在此基础之上,以该水溶性量子点作为荧光探针,基于荧光猝灭效应对Cu~(2+)离子进行了测定,并阐释了Cu~(2+)离子引起量子点荧光猝灭的机理,考察了缓冲体系、反应时间等多种因素的影响。在优化的实验条件下,该方法的检测下限为0.29μg/L,线性范围为2~200μg/L。与传统的Cu~(2+)离子荧光检测方法相比,该方法有效克服了有机荧光染料光稳定性差等缺陷,具有简单直接、条件温和等优点,发展了一种基于水溶性CdTe量子点的Cu~(2+)离子测定技术。二、基于水溶性CdTe量子点,建立了一种用于人免疫球蛋白测定的新方法。利用上述水溶性CdTe量子点优良的光学性能,结合胶体金消光系数大、吸收光谱可调等特性,基于量子点与胶体金之间的荧光共振能量转移作用,发展了一种用于人免疫球蛋白测定的新方法。量子点的发射波长可以通过改变尺寸进行调控,从而保证了供体发射波长与受体吸收波长的良好重迭,促进了荧光共振能量转移的产生。该方法无需昂贵的实验仪器,设计灵活,操作简便,特异性好,安全可靠,线性范围为0.5~10μg/mL,检测下限为0.21μg/mL,为人免疫球蛋白的测定提供了一种高效、便捷的检测手段。叁、发展了一种基于水溶性CdTe量子点的新型荧光标记方法,在细胞水平上对多药耐药蛋白P-gp的表达进行了表征。瞄准细胞水平上的纳米表征这一重要研究领域,结合免疫分析技术,以舌癌细胞多药耐药蛋白P-gp为检测底物,通过在水相法直接制备的CdTe量子点表面同时修饰生物素(Biotin)和聚乙二醇(Polyethyleneglycol, PEG),成功的在细胞水平上对多药耐药蛋白P-gp的表达进行了表征。研究结果表明,药物诱导之前,舌癌细胞的P-gp表达量较低,经过平阳霉素处理以后,其表达量明显升高。与传统采用的荧光标记技术相比,该方法显示出了良好的抗光漂白性能,可作为一种准确高效的识别手段,应用到细胞及亚细胞水平上的纳米表征这一前沿性研究领域。四、制备了光稳定性更加优良的硅壳型CdTe量子点,并将其应用于肝实质细胞的识别。基于油包水(W/O)反相微乳液体系,以上述水溶性CdTe量子点作为内核材料,采用硅烷化试剂在油包水形成的微囊中同步水解的方法,在温和的实验条件下,将多个量子点包被到同一硅壳中,从而制备了硅壳型量子点荧光纳米颗粒。研究结果表明,所得颗粒具有更加优良的光稳定性,连续照射2000 s以后,荧光强度仅下降了3.54%。此外,该颗粒大小均一,分散性好,并根据实验需要同步带上了氨基、磷酸基等化学基团,进而把对哺乳动物肝实质细胞有特异性识别作用的乳糖酸修饰到颗粒表面,实现了对肝实质细胞的识别。五、制备了一种发蓝色荧光的半导体纳米晶体,促进了短波长发光纳米材料的相关研究进展。对量子点进行硅壳包被能够进一步提高其光稳定性,但美中不足的是,不管是对单个量子点进行包壳,还是采用微乳液的方法将多个量子点包被到同一硅壳中,都要经过量子点的制备、硅烷化处理等多个相互独立的环节。为了简化操作步骤,本论文提出了以3-(巯基丙基)叁甲氧基硅烷(MPS)为稳定剂,基于自组装的原理,直接制备硅壳型CdTe量子点的实验设想。然而,实验中发现,采用该路线并没有得到硅壳型CdTe量子点,却生成了一种性能优良的蓝色发光半导体纳米晶体,为蓝色发光材料的制备开辟了一条新的途径。因此,瞄准短波长发光纳米材料这一前沿研究领域,对所得产物进行了荧光光谱、荧光成像、透射电子显微镜(TEM)、高倍透射电子显微镜(HRTEM)、选区电子衍射花样等系列表征。研究结果表明,所制备的纳米晶体呈比较规则的棒状,分散性好,具有优良的光谱性能,且光稳定性好,最大发射波长在410 nm左右,表现出较强的蓝色荧光,是一种新型的蓝色发光半导体纳米材料。六、以价格低廉的工业用导热油为溶剂,成功合成了性能优良的脂溶性CdSe量子点。针对脂溶性量子点制备过程中所用溶剂成本较高这一缺陷,本论文采用高温胶体化学合成方法,以价格低廉的工业用导热油Dowtherm RP为溶剂,直接制备了脂溶性CdSe量子点。荧光光谱、吸收光谱、透射电子显微镜(TEM)成像、高倍透射电子显微镜(HRTEM)成像等测定结果表明,所合成的量子点大小均一,单分散性好,具有极其优良的光学性能,吸收光谱宽且连续,荧光发射光谱窄而对称,没有红色拖尾现象,半峰宽(Full Width at Half Maximum, FWHM)均在26~30 nm之间,且光稳定性强,连续照射3600 s以后,其荧光强度几乎没有变化。该方法为脂溶性CdSe量子点的低成本合成提供了可能,并有望应用于其他类型脂溶性量子点的制备研究。
刘金水[2]2003年在《有机纳米晶体荧光探针的制备及应用》文中研究说明论文的主要工作分两部分组成： 第一部分，用再沉淀法分别制备了蒽、苝、叁业苯和1—氨基蒽醌水溶胶，研究了叁者在水溶液中的荧光光谱，通过与其对应的分子荧光光谱比较，发现蒽和苝的水溶胶荧光光谱发生了红移，而叁亚苯和1—氨基蒽醌分子无荧光到它的水溶胶有荧光的转变，根据荧光和分子结构关系，得出四种溶胶是通过分子之间相互重迭聚集而成。 第二部分，分别用叁业苯、苝和1—氨基蒽醌叁种溶胶建立了叁种不同的分析方法：(1)在pH=7.2～8.3范围内，痕量的铝离子对叁亚苯溶胶荧光光谱(λ_(ex)／λ_(em)=307／461nm)有很强的增强作用，在一定的范围内，荧光强度的增强量与铝离子浓度成正比，线性范围为8.2～200μg／L，检出限为0.15μg／L。据此建立了一种测定痕量铝的新方法。(2)苝纳米晶体经十六烷基叁甲基溴化铵修饰后在pH为10.3的Tris缓冲溶液中与DNA作用，发现其荧光强度发生猝灭，且在0.02-5.1μg ml~(-1)范围内，其猝灭程度符合Stem-Volmer方程式F_0／F=1+K[Q]，据此建立了苝纳米晶体荧光探针检测DNA的新方法。(3)在pH=6.1的酸性溶液中痕量核酸对1—氨基蒽醌的共振散射光产生增强作用，且增强程度与核酸浓度之间有良好的线性关系。据此建立了测定核酸的高灵敏共振光增强分析方法。其最大散射波长均位于374 nm处，在最佳实验条件下测定小牛胸腺DNA(CT DNA)的线性范围足4.0×10~(-8)～2.7×10~(-6)g／mL，检测限22.8 ng／mL，测定鱼精DNA(FS DNA)的线性范围是8.5×10~(-8)～9.1×10~(-6)g／mL，检测限26.2ng／mL。该方法简单，操作方便，选择性好，灵敏度高，用于合成样品的测定结果满意。
海晓丹[3]2004年在《时间分辨荧光免疫分析新方法研究》文中研究说明时间分辨荧光免疫分析法是使用具有荧光寿命长、荧光发光的Stokes 位移大、特征峰非常尖锐等特点的稀土配合物作为标记物,可以通过延迟测量时间的方法,有效地消除背景荧光的干扰。因此时间分辨荧光免疫分析法具有比其它免疫分析方法更高的灵敏度。纳米荧光探针由于具有荧光发光强度大、光化学稳定性强以及颜色可调等特点也在生命科学中显示出广阔的应用前景。本论文的第一部分工作是以共价键合的方式将铕荧光配合物(BHHCT-Eu~(3+))键合在纳米级的硅胶微粒中从而制成具有强荧光性的纳米硅胶微粒,在对其性质进行了系统表征的基础上,探讨了其作为一种新型荧光探针用于生物标记及在高灵敏度时间分辨荧光免疫分析中的应用。使用纳米荧光微粒标记链亲合素,建立了人血清中乙肝表面抗原(HBsAg)的高灵敏度时间分辨荧光免疫测定法。该测定法的相对标准偏差小于10%,最小检测浓度为23 pg/ml,血清样品的添加回收率在80-110% 范围内,与直接以BHHCT-Eu3+为荧光探针所测定结果的相关性也很好。本论文还建立了以铕荧光标记物DTBTA-Eu3+为能量给与体,以有机荧光标记物Cy5 为能量接受体的竞争型均相时间分辨荧光免疫分析法用于人血清中叁碘甲状腺原氨酸(T3)的定量测定。该方法用于人血清中T3 测定的最低检测浓度为0.23 ng/ml,相对标准偏差小于2%,血清样品的添加回收率在80-110%范围内,与用放射性免疫分析法所测定的结果有很好的相关性。另外,本论文还对一些可用于形成稀土荧光配合物的新型配位体的合成进行了尝试。
白玮[4]2018年在《含TPE基元的分子组装体的制备与亲疏水环境下的动态荧光响应》文中进行了进一步梳理自组装是大自然创造的有力工具。简单的分子或大分子单元在非共价相互作用下自组装,构建起了复杂的功能结构、器官、系统和材料等。组织精巧的超分子组装结构使得复杂功能在原本简单的体系中得以实现。聚集诱导发光(AIE)的概念已经建立并完善起来,成为举世瞩目的材料与化学领域的热点研究方向之一,其中AIE与基于非共价键作用的超分子自组装的结合已经开始涌现出许多优秀的成果,在主客体超分子AIE体系、配位作用得到的具有AIE性能的金属有机框架材料以及借助亲疏水相互作用形成的AIE自组装体系的研究都取得了长足的发展。但同时依然有很多自组装体系的基本问题没有得到解决。本论文围绕非共价相互作用诱导的自组装体系与发光材料研究领域的热点聚集诱导发光两者的结合展开,借助聚集诱导发光探针分子寻求突破口,展开了以下研究课题。第一,根据冠醚与二级胺盐的主客体自组装原理,设计了分别含有二苯并[24]冠-8和苄胺基团的主客体组装基元的四苯基乙烯(TPE)衍生物,TPE-DDBC与TPE-DBA,并由它们建立了新的具有AIE性能的酸碱响应的主客体超分子组装体系。两种荧光分子在酸性介质中发生自组装,自组装引起分子内旋转受限,造成荧光增强的同时,也促使形成一定的纳米结构,而在碱性介质中解组装,组装结构也崩塌。本研究将自组装与解组装的过程与体系的荧光变化联系起来。第二,以亲水的琼脂糖凝胶对有机疏水染料的吸附现象为灵感,设计并合成了荧蒽修饰的TPE衍生物TPE-DFA与TPE-FA,研究其与琼脂糖凝胶的结合与嵌入,并根据荧光探针分子与琼脂糖疏水区结合后的荧光发射情况,讨论荧光探针在疏水有序结构中与疏水结构的相互作用。嵌入琼脂糖疏水区的TPE-DFA的荧光发射较溶液中蓝移30nm,将探针分子在凝胶中的存在方式与发光行为联系起来,为深入理解疏水分子在疏水作用下在相分离的互穿网络骨架内的存在和分布这一基础性的问题提供了独特的分析角度与证据。第叁,开发了一种新的AIE纳米粒子的制备方法,借助结构简单易得的柠檬酸钠的两亲性作用,在乙醇和水的混合溶剂中成功制备得到了重均粒径为130nm左右的TPE的纳米粒子,且形成的纳米粒子在电子衍射下体现单晶的点阵分布,故而通过简单的制备方法得到了 TPE的纳米晶。用同样的思路在柠檬酸钠的水溶液中还可以制备得到发射635 nm红光的有晶体结构的TPE-TCF的纳米粒子,通过简单柠檬酸钠辅助AIE分子聚集组装的制备方法方法,我们可以得到分子聚集方式明确、制备过程简单、分布较窄的有机纳米粒子。这为AIE纳米粒子的制备提供了新方法和新思路。
张兵波[5]2008年在《疾病诊断用功能化量子点荧光探针的研究》文中研究说明量子点(quantum dots,缩写为QDs),又叫做半导体纳米晶,由于其独特的光学和电学性质在生物医学领域具有广泛的应用前景。本文通过对所制备的亲油性量子点的表面改性,将其亲水性化,并在此基础上通过耦联生物大分子,制备特异性量子点荧光探针,用于疾病的诊断。具体研究内容如下:1.通过高温油相法制备出尺寸均一、单分散性好且有较高结晶度的CdSe量子点。各种不同的CdSe量子点的荧光发射波长范围为535nm-580nm,粒径范围为2.8nm-4.37nm,荧光发射半峰宽范围为23-29nm,量子产率最高可达73%。分别研究了反应时间,配体种类及用量等对量子点光学性能的影响。紫外-可见分光光度计(UV-Vis),荧光分光光度计(PL)表征结果表明:随着反应时间的延长,CdSe量子点的吸收和发射光谱发生红移,粒径逐渐增大。继而又采用连续离子层吸附反应(SILAR)对亲油性CdSe量子点进行表面包覆改性,制备出多种不同的核壳结构量子点,并通过UV-Vis,PL,场发射透射电子显微镜(HRTEM),X射线粉末衍射仪(XRD)研究包覆前后量子点的光学性能,型貌,粒径及内部结构。结果表明,包覆后各种不同的核壳结构量子点的吸收和发射光谱出现明显红移,最大的荧光发射波长为640nm,荧光发射半峰宽范围为30nm-40nm,量子产率从改性前的0.1左右可提高到0.688。在此基础上,制备了含CdS和ZnS合金壳层的量子点,既最大限度的提高量子产率(0.5-0.7左右),又有效的控制荧光发射峰半峰宽(30nm-36nm)。2.通过表面配体交换,双亲性高分子自组装,超声乳化改性以及二氧化硅包裹对亲油性量子点进行亲水性改性。结果表明:配体交换改性简单易行,但产品的胶体稳定性差,荧光效率较低;双亲性高分子自组装改性工艺简单,但纯化较难且繁琐;超声乳化方法改性简单易行,且产品纯化简单,离心即可,但所制备的颗粒较大且不均匀;二氧化硅包裹改性工艺成熟,制备的产品呈单分散,粒径较小,但制备周期较长。实验中还对不同结构和组成的量子点经过二氧化硅改性后的荧光性能做了系列研究,结果表明,具有多层壳的亲油性量子点二氧化硅改性后更具稳定性和较高的荧光效率。不同的改性方法各有优缺点,对于不同的生物医学应用可以采取相应的亲水性改性方法。3.利用自制的量子点制备了两种拟用于生物检测的量子点荧光微球:(1)采用溶胀法成功制备出多种量子点聚苯乙烯(PS)荧光编码微球;荧光显微镜及荧光分光光度计检测结果说明:核壳结构量子点对PS微球染色效果要优于CdSe核量子点;通过调节溶胀时间可以获得不同强度编码的荧光微球。4.采用超声乳化和二氧化硅包裹的方法制备荧光磁性多功能纳米颗粒。TEM表征结果表明,超声乳化方法制备的荧光磁性纳米颗粒粒径在200nm左右,粒径分布较宽;二氧化硅包裹的荧光磁性纳米颗粒粒径较小,40nm左右,且呈单分散。二者均借助光电子能谱(EDX)证明量子点和磁性纳米颗粒均被成功包载。实验中还研究了荧光效率和磁响应性之间的平衡,以保证在较高荧光效率的同时具有较好的磁响应性。5.将亲水性量子点与生物大分子(如抗体)耦联,制备特异性荧光纳米探针,用于液相生物芯片检测。在羧基化聚苯乙烯微球表面通过耦联抗原分子致敏,再与所制备的特异性荧光量子点纳米探针发生抗原抗体反应,以检测特定抗原。6.制备多色亲水性量子点用于高通量生物检测。将两种颜色的亲水性量子点耦联相应的抗体,加入到预先包被相应抗原的聚苯乙烯96孔板,发生免疫反应。结果表明,混合抗原样品的孔内能观察到两种颜色的荧光信号,说明多色量子点荧光探针能够用于高通量生物检测领域。7.量子点荧光纳米探针用于禽流感病毒的检测。将亲水性量子点与禽流感多克隆抗体耦联,制备出对禽流感病毒具有特异性识别的荧光探针。结果表明,量子点荧光探针能有效检测禽流感病毒,检测快速且灵敏,适合在出入境口岸的快速检测。综上所述,本文将纳米技术与疾病诊断技术相结合,采用具有特异性识别能力的量子点作为生物检测的荧光纳米探针用于疾病诊断的前期研究,充分利用量子点本身优越的荧光特性和所耦联生物分子的特异性研制出具有灵敏性高、特异性强、光稳定性好的高通量荧光诊断试剂,为疾病的早期诊断提供了重要的科学依据。
王士国[6]2016年在《荧光探针的制备及生物成像应用》文中进行了进一步梳理荧光探针是指荧光性质(如荧光强度、荧光寿命、激发和发射波长)受到周围环境影响、特定刺激、结合被分析物而发生特异性改变(荧光探针颜色变化、荧光强度变化、紫外吸收光谱变化)的一类荧光物质。荧光探针包括有机染料、发光纳米颗粒、荧光蛋白等,已经被广泛研究并被应用于环境检测、有毒有害物质分析检测、生物化学检测、肿瘤成像与细胞成像等领域。硫化氢化学性质活泼,具有还原性、亲核性、络合金属离子等性质。硫离子S2-作为重要的信号分子参与了许多疾病过程,是衡量中枢神经系统疾病的重要指标。实时监测细胞内H2S含量的变化具有重要意义。同时纳米载体已经成为输送基因药物到细胞内靶点位置的重要工具。但传统的基因载体基于阳离子脂质体或聚合物而设计,其基因治疗的效果与毒性由于进入体内之后难以观察到而导致评价过程过于复杂。为实现示踪基因释放过程,荧光纳米载体被证明是一种行之有效的工具。本论文主要利用新型有机荧光探针与纳米荧光探针分别实现了细胞内的荧光检测与基因释放的实时示踪,基于其研究现状(第一章),取得成果如下：1、第二章发展了一种具有高灵敏度、良好选择性的识别硫化氢的方法,成功应用于细胞成像,并对识别机理进行探讨,该机理与文献报道的机理完全不同,为荧光探针设计提供了理论指导。硫化氢的检测对于化工生产、生命分析有着重要意义,发展相应的灵敏检测方法至关重要。作为一种新型的有机荧光分子,1-氧-1H-非那烯-2,3-二腈(1-oxo-1H-phenalene-2,3-dicarbonitrile, OPD),具有优异的光谱与化学性质。首先利用萘并乙二酮与丙二腈反应合成OPD荧光探针,由于分子内氰基的强吸电子作用,OPD荧光探针在576 nm处呈现弱荧光,但在硫化氢的还原作用下,OPD荧光探针发生加成、结构重排、氧化、水解、消去反应,最终生成强荧光产物(Em=576 nm),并伴随着溶液颜色由亮黄色变为紫红色,检测限52 nM,线性范围1.0-30 μM。利用核磁与质谱,确定了OPD荧光探针与硫离子反应后的荧光产物结构,并进一步探究该反应型荧光探针荧光变化的机理,通过一系列实验验证水分子、空气、OH-、S2-、有机溶剂等因素的作用,推测其反应发生过程,提出一种新型反应机理,并在Tris-HCl缓冲溶液中优化pH等测试条件,成功实现OPD荧光探针在HeLa细胞内硫离子的检测,为荧光探针设计提供了理论指导。2、第叁章成功发展了一种可以实时示踪基因释放的非病毒载体构筑方法,并成功实现HeLa细胞内荧光示踪质粒DNA释放。基因治疗在癌症治疗方面有着举足轻重的作用,但是基因的负载、运输、转染效率、安全问题、实时示踪仍然是研究的难点。首先合成了荧光稳定的LaF3：Ce3+-Tb3+荧光纳米颗粒作为发光中心,采用自由基聚合的方法合成的正电性高分子聚合物聚-甲基丙烯酸甲酯-甲基咪唑(MMA-AMIM)作为载体,利用亲水性功能高分子聚合物聚乙二醇-乳酸羟基乙酸(PEG-PLGA)为辅助分子,通过简单的超声乳化方法,构筑的LaF3：Ce3+-Tb3+@MMA-AMIM-PEG-PLGA纳米复合球,形貌均一、生物相容性好,实现了HeLa细胞内质粒DNA释放的实时示踪。LaF3：Ce3+-Tb3+@MMA-AMIM-PEG-PLGA纳米复合球载体既能负载负电基因又具有良好的水溶液分散性。并且质粒DNA未进入细胞核前无荧光,进入细胞核内表达出的红色荧光蛋白由于发出红光可以实时指示基因释放的位置,而发绿色荧光的LaF3：Ce3+-Tb3+荧光纳米颗粒则可以作为纳米载体的内标,一直指示纳米载体从进入细胞到细胞核的整个过程。该工作为实时示踪基因释放从而达到提高基因治疗效率提供了理论指导。
刁晓军[7]2012年在《生物相容性有机纳米颗粒的制备及其在细胞成像中的应用》文中进行了进一步梳理众所周知，有机染料是生物成像中最常用的荧光探针，然而大部分有机染料是疏水性且在生物环境内极易聚集而产生荧光淬灭的现象，稳定性很差。随着纳米技术的发展，出现了各种装载染料的纳米载体（比如各种硅纳米材料、脂质体、树状大分子、高分子胶束等），通过载体的表面修饰解决染料水分散的生物相容性的问题，增强染料的稳定性与抗光漂白能力。然而，整个体系中载体往往占较大比重，染料的装载率比较低，虽然可以减少聚集引起的荧光淬灭，获得高的荧光量子产率，然而染料的光吸收很少，而探针的亮度是量子产率与光吸收能力的共同作用的结果。如果仅有高的量子产率，而很低的光吸收，探针的亮度也会很低。本论文从增加染料数目、提高整体吸收的角度出发，将染料制备成无载体的纳米颗粒，经过表面修饰解决生物相容性后应用于细胞成像。我们选择以优异的荧光分子2-叔丁基-9，10二萘蒽（TBADN）为研究对象，（1）将TBADN有机分子首先制备成150nm左右的纳米颗粒，再使用双亲性表面活性剂通过疏水相互作用，实现表面亲水修饰，赋予有机纳米颗粒良好的水相分散性和生物环境稳定性。合成的纯染料纳米颗粒有较大的吸收截面，量子产率达到15%，因此相同条件下与标准的CdSe/ZnS量子点相比具有堪比甚至更高的发光亮度，将纳米颗粒表面修饰上靶向叶酸分子，成功实现细胞靶向成像。(2)对于红光等发光波长较长的化合物，由于在形成纳米颗粒时由聚集引起的荧光淬灭非常严重，因此我们采用掺杂的方法解决此问题。以TBADN纳米颗粒作为主体，C545T和DCJTB作为受体，通过共振能量转移的方法实现具有高亮度与大的斯托克斯位移的绿光、红光等发光连续可调的荧光探针。最优的绿光与红光发射的掺杂纳米颗粒分别具有45%与14%量子产率，12倍与10倍的荧光增益。最后经表面修饰赋予掺杂纳米颗粒良好水相分散性，优异的生物环境稳定性，最终实现细胞靶向成像。以上实验结果表明有染料制备成纳米颗粒后经过表面修饰应用于生物成像是完全可行且具有明显优势和前景，有望成为新一代优异的纳米荧光探针。
王伦[8]2007年在《功能化纳米粒子的制备及其在分析中的应用》文中提出本文总结了自1999年来本研究小组在无机半导体、有机、无机-有机复合等几类功能化纳米粒子的制备及其应用方面的相关工作.
郭佳[9]2007年在《多功能有机/无机聚合物复合微球的制备、表征及其生物应用》文中研究说明随着纳米生物技术的发展，智能型复合结构的聚合物微球正广泛受到人们的关注，特别是对有机／无机复合体系的探索，使纳米材料在生物标记、生物分子的分离、重大疾病的临床检测与治疗等诸多领域体现出巨大的应用前景。在这种研究背景下，本论文围绕着有机／无机复合微球展开，分别研究了具有可移动磁核的聚合物空心球，并实现了空腔内磁核上的荧光分子修饰；水热法制备了高质量的CdTe半导体纳米晶体，作为荧光探针应用于细胞成像；复合了CdTe纳米晶体的优越发光性质、Fe_3O_4纳米粒子的超顺磁性以及聚(N-异丙基丙烯酰胺)的温度响应性叁种功能，制备了靶向型可荧光示踪的聚合物微球；为了提高功能性微球的生物相容性，使Fe_3O_4以及CdTe纳米晶体一步法复合到壳聚糖-聚甲基丙烯酸微球中，并验证了磁场对可生物降解载体的胞吞作用的影响。具体来说，有以下四个方面的结果：(1)基于以前的工作，制备了以Fe_3O_4@SiO_2为模板，交联聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)壳层包覆的磁性／温敏聚合物微球。由于温度改变能实现PNIPAM壳层溶胀及收缩，利用NaOH溶液对于二氧化硅的蚀刻效果，在聚合物壳层不同的“开关”状态下，实现可控蚀刻二氧化硅壳层，制备了具有可移动磁核的PNIPAM温敏空心球。为了进一步使空心球内腔功能化，实现受限空间反应，以有机染料分子FITC作为模型，在空心球内腔修饰磁核表面的二氧化硅，然后通过化学键成功固定了FITC分子，从而制备了具有磁性／荧光／温敏的聚物空心球。(2)通过水热法技术合成了高质量的巯基乙酸(TGA)稳定的CdTe半导体纳米晶体。系统研究了反应条件对于纳米晶的生长和发光性质的影响。通过分别改变配体与单体的配比、两种单体的配比、反应温度和前体溶液浓度，我们优化了反应条件，得到了最高量子效率在50％以上的CdTe纳米晶体，并且讨论了单巯基络合物及双巯基络合物对于水相中纳米晶体的生长和成核的重要影响。此外，通过细胞标记实验，证明了CdTe纳米晶在生物标记方面优越的发光性质和一定的生物相容性。虽然，紫外灯辐照会使合成的纳米晶在较短时间内聚集沉淀，但是我们通过二氧化硅的后处理，得到了分散更稳定的复合纳米粒子。并且用于表面二氧化硅壳层的生长，获得了核壳结构的复合微球。从而有利于进一步通过修饰得到生物分子偶合的靶向型荧光探针。(3)基于CdTe纳米晶体优越的发光性质，讨论了将CdTe和磁性温敏聚合物微球(Fe_3O_4@SiO_2@PNIPAM)复合的方法。首先利用巯基乙酸稳定的CdTe纳米晶体和二氧化硅对金属离子Cd~(2+)的静电相互作用，实现了两者共沉淀，并且通过TEM观察到二氧化硅粒子表面的CdTe层。在此基础上，我们利用St(?)ber方法制备了Fe_3O_4@SiO_2核壳结构的磁性二氧化硅微球，然后在其表面沉积CdTe纳米晶体。为了避免CdTe受环境腐蚀，同时也为了提高其分散稳定性。我们借助配体交换及硅烷试剂的水解缩合，得到了表面覆盖薄层二氧化硅的磁性荧光复合结构。这样不仅稳定了CdTe发光性质，而且可以实现其表面功能化。以磁性／荧光二氧化硅微球为种子，包覆了交联的PNIPAM壳层，表征了其形态、尺寸分布、温敏特性、发光特性和磁学性质，并且利用CHO细胞成功实现了对微球的内吞化作用。实验证明所设计的多功能微球复合了磁靶向、荧光成像和温度可控相转变叁个功能，将在癌症的检测和治疗方面体现其潜在的应用前景。(4)讨论了一步法制备具有磁性／荧光可生物降解的聚合物复合微球(CdTe／Fe_3O_4／CS-PMAA)。通过质子化的壳聚糖与羧酸根离子稳定的纳米晶体之间的静电相互作用(Fe_3O_4和CdTe)，形成高分子／无机纳米粒子间的复合物，以此作为模板，聚合甲基丙烯酸(MAA)，从而实现一步法制备了磁性／荧光复合微球。这种微球显示了窄的尺寸分布和规则的形态。采取适合的MAA羧基和CS氨基的配比(4∶1)，提高了无机纳米粒子的包封率，不仅可以有效的包覆量子点，而且成功的通过投料来控制磁含量的大小。在pH值5-11范围内，包覆的量子点体现了优越的发光性能。基于壳聚糖与无机纳米粒子通过静电组装，然后以其作为模板聚合阴离子单体的方法，不仅可以用于制备多种有机／无机复合微球，而且由于方法的简便高效可以进一步扩大，从而提高产量。我们选用了PLC／PRF／5细胞来尝试摄取复合微球，通过短时间的磁场作用增强了其进胞效率。证明了磁性／荧光的复合微球在基因转染中的应用价值。
朱展望[10]2012年在《量子点和磁性纳米/亚微米粒子的制备及其在2，4-二氯苯氧乙酸检测中的应用探讨》文中提出半导体纳米粒子（量子点）具有高量子产率、良好的抗光漂白能力、宽吸收峰、窄而对称的发射峰、较大的斯托克位移、光学性质的尺寸依赖性等优异的光学性能，使其在光电子学和生物医学领域得到了广泛的应用。磁性纳米粒子具有超顺磁性、低居里温度与高磁化率等磁学性质，使其在磁存储、催化和生物医学领域得到广泛的应用。诸如，Fe3O4/Au、Fe3O4/SiO2、CdTe/SiO2等复合型纳米粒子兼具双重纳米粒子的优异性能，已在分析科学和生物医学领域引起了极大的关注。本论文瞄准功能性纳米粒子探针在食品安全检测中应用的巨大潜在优势，开展了以下几个方面的工作：一、采用水相合成法制备出了巯基丙酸修饰的绿、黄、红叁种荧光颜色的CdTe量子点，优化后的反应温度为105℃。然后，在醇-水体系中一锅法制备出了160-470nm的CdTe@SiO2-NH2的复合微球，同时初步探讨了SiO2在CdTe表面的生长模式。优化了APTS加入时间，反应开始30min后加入APTS，得到的粒子表面氨基含量最高。这种复合微球具有与原来量子点相当的量子产率，同时具有良好的水溶性、胶体稳定性、化学反应性。为量子点作为荧光标记物的应用打下了基础。二、在二苄醚和苯酚体系中通过高温分解乙酰丙酮铁，一锅法制备出了水溶性的超顺磁性Fe3O4纳米粒子。采用TEM、XRD、 FT-IR、UV-vis、Raman、TG、VSM等手段对其形貌、晶体结构、表面性质以及磁学性能进行表征。结果表明：通过调整苯酚与乙酰丙酮铁的摩尔比例可得到粒径在19.3±4.4-9.7±1.5nm的Fe3O4纳米粒子，同时磁饱和度在51.3-62.9emu/g范围内变化。苯酚在反应中起到了还原剂、稳定剂的双重作用，同时苯酚的氧化产物络合在Fe3O4纳米粒子表面提供了磁性纳米粒子的水溶性。该研究为高温分解法制备水溶性Fe3O4纳米粒子提供了可能，并有望用于其它水溶性纳米粒子的合成。叁、首先，通过溶剂热法制备出了Fe3O4@Organic Layer微球。然后，通过反相微乳液法制备了Fe3O4@Organic Layer@SiO2复合微球。最后，用APTS作为氨基化试剂制备出了Fe3O4@Organic Layer@SiO2–NH2复合微球。同时，采用TEM、XPS、FT-IR、TG、XRD、VSM等手段对其形貌、晶体结构、表面性质以及磁学性质进行表征。结果表明：通过调节2-硫代巴比酸的用量可以使Fe3O4@OrganicLayer复合微球的磁饱和度在28-56eum/g调节。每个Fe3O4@OrganicLayer都被约30nm的氧化硅壳包裹，Fe3O4@有机层@SiO2复合微球的平均粒径为538nm；Fe3O4表面的有机层对于避免Fe3O4被氧化成Fe2O3有一定保护作用。Fe3O4@Organic Layer@SiO2–NH2复合微球的磁饱和度为35eum/g。最后的氨基功能化复合微球不但具有良好的化学反应性和生物相容型，并且与传统纳米粒子相比具有更大的表面积（有利于连接跟多的生物大分子）以及相对较小的比表面积（减少磁性微球的非特异性吸附）。因此，这种复合微球在体外生物样品的特异性富集和分离方面具有巨大的应用潜力。四、高温分解制备油溶性的Fe3O4纳米粒子为磁性核，然后多次还原氯金酸使其表面形成Au壳，最后在表面活性剂CTAB协助下进行转溶，从而得到了水溶性的核壳型Fe3O4@Au纳米粒子。在高压反应釜中，通过改变反应温度，聚乙烯亚胺，乙酸钠和乙二醇的用量制备出了223-321nm范围内的水溶性Fe3O4-PEI复合微球。通过自组装方法得到了具有良好磁响应性和光学性能的组装型Fe3O4-Au复合粒子。这种复合型纳米粒子不但具有磁性纳米材料的一切优点，同时将纳米金的光学性能和良好的生物相容性引入进来，因此是一种极具潜力的候选标记材料。五、成功制备出了2,4-D抗体标记的磁性探针和2,4-D-OVA标记的荧光探针，优化了OVA的用量和反应的最适pH。在此基础上通过竞争法，实现了对中2,4-D的检测，最低检测限可达43nm/ml。另外，该体系中的2,4-D、2,4-D-OVA、2,4-D抗体换作其它小分子及其对应包被原和抗体，可以推广到对其它小分子化合物的检测。因此，该体系的建立一方面拓展了纳米材料的应用空间，另一方面为食品中小分子有害残留物的快速检测提供了新途径。
参考文献：
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[8]. 功能化纳米粒子的制备及其在分析中的应用[J]. 王伦. 安徽师范大学学报(自然科学版). 2007
[9]. 多功能有机/无机聚合物复合微球的制备、表征及其生物应用[D]. 郭佳. 复旦大学. 2007
[10]. 量子点和磁性纳米/亚微米粒子的制备及其在2，4-二氯苯氧乙酸检测中的应用探讨[D]. 朱展望. 上海师范大学. 2012
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