硅殼包被的金納米簇的制備及其生物成像研究.pdf

1、近年來(lái)，熒光探針被越來(lái)越多的應(yīng)用于生物研究和臨床診斷中。而金屬納米簇作為一種較為新穎的熒光材料有其特有的優(yōu)點(diǎn)，其中金納米簇（AuNCs）的高量子產(chǎn)率、較大的斯托克斯位移、低細(xì)胞毒性、高生物相容性以及熒光發(fā)射波長(zhǎng)可調(diào)的特性使得它們?cè)诩?xì)胞識(shí)別、細(xì)胞追蹤和在體熒光成像方面有著更突出的優(yōu)勢(shì)。而二氧化硅具有易于表面功能化修飾，較大的比表面積，低毒性和較高的穩(wěn)定性的特點(diǎn)。以二氧化硅為外殼的殼核型的復(fù)合納米材料，由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特性而呈現(xiàn)出許多特殊的

2、理化性質(zhì)，在生物成像、細(xì)胞標(biāo)記、藥物運(yùn)輸載體、生物傳感器的方面也有著廣泛的應(yīng)用。因此本文將金納米簇和二氧化硅的優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起制備了化學(xué)和光學(xué)穩(wěn)定性更強(qiáng)的二氧化硅包被的金納米簇，并研究了其在生物成像方面的應(yīng)用。
　　首先，本文研究了金納米簇的制備。文中選用了三種方法制備金納米簇，即以谷胱甘肽（GSH）為模板合成金納米簇（GSH-AuNCs）；以組氨酸（His）為穩(wěn)定劑和還原劑合成金納米簇（His-AuNCs）；以牛血清蛋白（BSA）

3、為模板，葉酸為還原劑和降解劑的綠色便捷的方案制備金納米簇（BSA-AuNCs）。通過(guò)對(duì)三種方法制備的金納米簇進(jìn)行綜合評(píng)估，結(jié)果表明以谷胱甘肽為模板制備金納米簇穩(wěn)定性差，不易應(yīng)用于生物成像。而以His和BSA為還原劑和穩(wěn)定劑制備的金納米簇，熒光性質(zhì)穩(wěn)定。但是以BSA為模板輔助制備的金納米簇?zé)晒庑盘?hào)更強(qiáng)，能量更高，而且其最大發(fā)射波長(zhǎng)可以達(dá)到624 nm的近紅外波段，更易穿透生物組織，對(duì)以后的生物成像應(yīng)用更有優(yōu)勢(shì)。因此本文選取了BSA-AuN

4、Cs繼續(xù)后面的二氧化硅包覆實(shí)驗(yàn)。
　　其次，為了進(jìn)一步提高金納米簇的熒光穩(wěn)定性，本文對(duì)金納米簇進(jìn)行了二氧化硅包被，制備了殼核型的二氧化硅包被的金納米簇（AuNCs@SiO2）。包硅這一步有利于分離，純化和輕松地修飾 AuNCs，也為進(jìn)一步的生物醫(yī)學(xué)成像提供便利。本文探究了兩種方案進(jìn)行二氧化硅包裹過(guò)程，通過(guò)改進(jìn)的Stober法，將兩種方案中的試劑濃度和反應(yīng)條件進(jìn)行了調(diào)整。包硅過(guò)程是將一定量的金納米簇溶液分散于無(wú)水乙醇中。加入氨水，在

5、堿性環(huán)境下，兩次加入正硅酸乙酯（TEOS）作為硅源催化水解形成單分散的二氧化硅納米粒子。最后在金納米簇表面縮聚沉積 SiO2，從而得到核殼結(jié)構(gòu)的金納米簇。結(jié)果顯示方案二的配比和反應(yīng)條件更易于形成外貌規(guī)整、分散性好的殼核型金納米簇。
　　最后，本文研究了包硅前后金納米簇的生物成像效果。首先是通過(guò)MTT實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了AuNCs和AuNCs@SiO2的細(xì)胞毒性小，生物相容性較好。其次利用暗場(chǎng)顯微鏡和熒光顯微鏡檢測(cè)了AuNCs和AuNCs@S

6、iO2的體外細(xì)胞成像效果。結(jié)果表明無(wú)論是暗場(chǎng)成像還是熒光成像金納米材料都能與細(xì)胞結(jié)合，清晰顯示細(xì)胞形態(tài)，成像效果良好。最后將不同濃度的AuNCs@SiO2溶液通過(guò)皮下注射和肌內(nèi)注射分別注射到小鼠背部皮下和右后腿肌肉內(nèi)，借助CCD相機(jī)對(duì)金納米材料進(jìn)行小鼠在體熒光成像，結(jié)果顯示AuNCs@SiO2在小鼠體內(nèi)能發(fā)射明亮的熒光，與背景區(qū)分明顯成像效果良好，且 AuNCs@SiO2濃度越高，成像效果越好。這也說(shuō)明了二氧化硅包裹后的金納米簇不僅穩(wěn)定