基于CuInS量子點(diǎn)的多功能納米探針及其腫瘤影像診斷應(yīng)用.pdf

1、基于基于CuInS量子點(diǎn)量子點(diǎn)的多功能納米探針及其的多功能納米探針及其腫瘤影像診斷腫瘤影像診斷應(yīng)用應(yīng)用MultifunctionalCuInSQuantumDotsBasedNanoprobesUsedfTumTargetedInVivoImaging一級(jí)學(xué)科：材料科學(xué)與工程學(xué)科專業(yè)：材料學(xué)博士生：郭偉圣指導(dǎo)教師：常津教授天津大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院二零一五年五月1中文摘要隨著納米科技和影像學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，以量子點(diǎn)為代表的納米材料作為多

2、功能影像探針在生物醫(yī)學(xué)診斷方面的應(yīng)用已成為目前的研究熱點(diǎn)之一。以CuInS量子點(diǎn)為代表的I?III?VI族半導(dǎo)體納米材料具有近紅外熒光發(fā)射和元素毒性低等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為尤其適合于近紅外熒光活體成像。然而，目前所合成的量子點(diǎn)多功能影像探針通常存在熒光性質(zhì)不可控、結(jié)構(gòu)和膠體穩(wěn)定性差、生物毒性高、表面性質(zhì)不可控等問題，限制了其在生物成像方面的應(yīng)用推廣。因此，針對(duì)目前量子點(diǎn)多功能影像探針的發(fā)展中存在的問題，本論文擬構(gòu)建基于CuInS量子點(diǎn)的多功能納

3、米影像探針，使其不僅具有可控、可調(diào)的高熒光品質(zhì)，當(dāng)將其與其它成像功能模塊相結(jié)合時(shí)，還能表現(xiàn)出良好的生物相容性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，最終實(shí)現(xiàn)其在腫瘤靶向多模態(tài)影像診斷方面的應(yīng)用。首先，針對(duì)現(xiàn)有報(bào)道的CuInSZnS量子點(diǎn)的高溫?zé)岱纸夥ù嬖诘膬纱髥栴}，即所合成的CuInS量子點(diǎn)的熒光光譜通常由多個(gè)發(fā)射峰組成；在后續(xù)ZnS無機(jī)包殼的過程中通常伴隨顯著且不可控的熒光波長藍(lán)移的現(xiàn)象。本文發(fā)展了一種簡便易行的合成Zn離子摻雜的CuInSZnS（ZCISZn

4、S）量子點(diǎn)的方法。我們系統(tǒng)研究了反應(yīng)時(shí)間、Zn離子含量等因素對(duì)所合成的ZCISZnS量子點(diǎn)熒光品質(zhì)的影響。該方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)ZCISZnS量子點(diǎn)熒光發(fā)射峰具有良好的對(duì)稱性和單一性，并在590~815nm范圍內(nèi)可控、可調(diào)，還能夠有效抑制ZnS包殼過程中不可控的發(fā)射波長藍(lán)移的現(xiàn)象。這種改進(jìn)的方法有利于我們可控地合成近紅外熒光發(fā)射的ZCISZnS量子點(diǎn)用于近紅外熒光活體成像。另外，針對(duì)包殼過程中發(fā)射波長藍(lán)移被有效抑制的現(xiàn)象，我們還提出了相應(yīng)的

5、理論推測(cè)并通過相關(guān)表征對(duì)其進(jìn)行了驗(yàn)證。其次，立足于目前CuInS量子點(diǎn)大部分在高溫油相體系中合成的發(fā)展現(xiàn)狀，以及無法直接應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的局限，本文發(fā)展了一種一鍋法制備親水性ZCISZnS量子點(diǎn)的合成方法，并將其不經(jīng)任何表面改性和修飾直接應(yīng)用于熒光活體成像。具體是以PEG400作為非配位型溶劑，以巰基己醇作為表面配體，通過高溫分解法合成了ZCISZnS量子點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明，所合成的ZCISZnS量子點(diǎn)不僅未表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞毒性，還具有較好的生

6、物相容性，并能夠成功應(yīng)用于熒光活體成像。該方法的提出將為以后制備功能更加完善的親水性CuInS量子點(diǎn)并直接應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)成像打開了思路、奠定了基礎(chǔ)。第三，面向雙模態(tài)成像技術(shù)對(duì)納米材料的應(yīng)用要求，以CuInS量子點(diǎn)為基體材料，通過無機(jī)摻雜技術(shù)實(shí)現(xiàn)Gd和Zn的共摻雜引入，最終合成一種品質(zhì)優(yōu)良、性能可控的GdZnCuInSZnS（GZCISZnS）雙模態(tài)量子點(diǎn)并應(yīng)用于熒光MRI雙模態(tài)活體成像。實(shí)驗(yàn)證明所合成的GZCISZnS雙模態(tài)量子點(diǎn)具有如