醫(yī)用納米功能探針的研制及其在熒光、磁性標(biāo)記和靶向光熱治療方面的應(yīng)用.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，器件、設(shè)備的小型化已成為其發(fā)展的主要趨勢，納米材料也因此得到了科研工作者的高度關(guān)注。半導(dǎo)體熒光量子點(diǎn)（優(yōu)異的發(fā)光特性）、納米金屬（等離子體共振效應(yīng)）以及磁性材料（磁學(xué)性能）是目前納米材料領(lǐng)域中的三類熱門材料。相比于傳統(tǒng)的熒光染料，半導(dǎo)體熒光量子點(diǎn)具有發(fā)射峰較窄、發(fā)射波長連續(xù)可調(diào)、抗漂白能力強(qiáng)、發(fā)光強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好等特點(diǎn)，更利于在實(shí)際生產(chǎn)和生活中應(yīng)用，如生物醫(yī)學(xué)中作為示蹤劑、在頁巖氣開采中作為標(biāo)記物等。納米金屬因

2、其優(yōu)良的等離子共振效應(yīng)，可用其散射效應(yīng)增強(qiáng)其周圍發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光強(qiáng)度，進(jìn)而提高檢測靈敏度;利用其吸收效應(yīng)制成的光熱探針，對癌細(xì)胞進(jìn)行光熱治療，是一種非介入、無痛楚治療手段。磁性納米材料具有超順磁性，可以實(shí)現(xiàn)定向輸運(yùn)藥物、磁分離、增強(qiáng)磁共振成像、磁熱治療等功能。然而納米材料單一的優(yōu)良性質(zhì)往往不能滿足實(shí)際的需要，因此多功能復(fù)合材料已逐漸登上歷史的舞臺，復(fù)合材料集多種功能于一體，極大地提高了效率、降低了成本。基于此，本論文除了通過不同手段制備多

3、種納米材料之外，還制備了多種復(fù)合納米材料，并對制備的納米材料進(jìn)行了表征分析和應(yīng)用研究。
　　本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　第一章主要對半導(dǎo)體熒光量子點(diǎn)、納米金屬以及磁性材料的基本概念、性質(zhì)、制備方法以及應(yīng)用進(jìn)行了綜述。
　　第二章首先對半導(dǎo)體熒光量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性進(jìn)行了描述;通過液相法制備了水溶性CdTeS量子點(diǎn)（發(fā)射波長從536nm至774nm連續(xù)可調(diào)），為了進(jìn)一步提高量子點(diǎn)的發(fā)光穩(wěn)定性和發(fā)光強(qiáng)度，制備了CdT

4、eS@CdS核殼量子點(diǎn)，CdS殼的包覆時間為14min時熒光量子點(diǎn)的熒光強(qiáng)度達(dá)到最大（0.6倍提高），并利用此量子點(diǎn)成功實(shí)現(xiàn)了對乳腺癌細(xì)胞的熒光標(biāo)記;為了解決Cd系量子點(diǎn)的毒性問題，通過液相法制備了錳摻雜的硫化鋅量子點(diǎn)，并對影響量子點(diǎn)發(fā)光的因素(Mn2+的摻雜濃度、宿主元素鋅與硫的比例、反應(yīng)所處的氣氛)進(jìn)行了討論分析，當(dāng)Mn2+摻雜濃度為5％、鋅與硫的比例為5∶4.5、氮?dú)庀路磻?yīng)時量子點(diǎn)具有最佳的熒光發(fā)射效果，最后在錳摻雜硫化鋅量子點(diǎn)外

5、面包覆硫化鋅殼同樣提高了量子點(diǎn)的發(fā)光強(qiáng)度，其最高實(shí)現(xiàn)了0.3倍的熒光增強(qiáng)。
　　第三章主要研究了基于納米金屬局域表面等離子體共振特性的熒光增強(qiáng)效應(yīng)。我們首先對其熒光增強(qiáng)原理進(jìn)行了歸納總結(jié);然后通過兩種方法（籽晶生長法和一步生長法）制備了金納米棒，對其結(jié)構(gòu)特征及其光學(xué)特性進(jìn)行了討論分析，金納米棒具有兩個分立的局域表面等離子體共振峰，通過控制硝酸銀的用量實(shí)現(xiàn)了對金納米棒的吸收峰的有效調(diào)控（600nm至800nm）;使用多元醇方法制備了

6、銀納米立方體，并研究了其結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性，通過時域有限差分方法(FDTD)軟件對銀納米立方體（外來光入射條件下）周圍的電場分布情況進(jìn)行了模擬計算，在銀納米立方體的拐角和拐邊處有強(qiáng)的電場分布;制備了Ag@dye-doped SiO2復(fù)合納米材料，利用銀納米球的局域表面等離子體共振效應(yīng)實(shí)現(xiàn)了對熒光染料的發(fā)光增強(qiáng)，當(dāng)染料摻雜的二氧化硅層厚度為10nm時，此復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)了高達(dá)11倍的熒光增強(qiáng)。
　　第四章研究了納米金屬局域表面等離子體共振吸

7、收特性及其光熱效應(yīng)。通過液相法制備了金納米籠、金納米星、金納米球殼，研究了不同因素對其光學(xué)特性的影響，并將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于對癌細(xì)胞的光熱治療，都實(shí)現(xiàn)了對癌細(xì)胞的有效殺滅作用;利用逐層生長方法制備了光熱/熒光復(fù)合納米材料(金納米星@SiO2@CdTeS@SiO2)，研究了其光熱特性及熒光特性，復(fù)合納米材料具有分散性好的特點(diǎn)，相比于純CdTeS量子點(diǎn)，復(fù)合納米材料的發(fā)光強(qiáng)度提高了23％，利用復(fù)合納米材料表面鏈接抗體的方式實(shí)現(xiàn)了對特定癌細(xì)胞的靶

8、向標(biāo)記，同時也實(shí)現(xiàn)了對癌細(xì)胞的特異性殺傷，此效果高達(dá)99.8％;通過多種方法制備了價格低廉、尺寸小、無毒型的光熱材料硫化銅和硒化銅，研究了影響其吸收特性的多種因素，并探討了硫化銅對癌細(xì)胞的光熱治療效果，它也具有比較好的光熱治療效果。
　　第五章研究了磁性材料Fe3O4的超順磁性。通過共沉淀法、水熱法以及高溫裂解法制備了Fe3O4納米顆粒，研究了其結(jié)構(gòu)特性和磁學(xué)性能，它們都具有好的顆粒分散性、高的飽和磁化強(qiáng)度（40emu/g以上）等

9、特點(diǎn);通過傳統(tǒng)的St(o)ber方法，制備Fe3O4@SiO2復(fù)合納米顆粒，此種納米顆粒具有較好的均勻性和分散性，對共沉淀方法制備的Fe3O4納米顆粒首先用油酸進(jìn)行表面修飾，然后進(jìn)行二氧化硅包覆，得到了顆粒分布均勻的Fe3O4@多孔SiO2結(jié)構(gòu)，其中多孔結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)對分子（如藥物分子）的負(fù)載作用;通過逐層生長法制備了磁性/熒光雙功能復(fù)合納米顆粒，同時實(shí)現(xiàn)了超順磁性和熒光標(biāo)記示蹤的功能。
　　第六章對全文進(jìn)行了概括，總結(jié)了本文的創(chuàng)新