納米組裝體的可控制備及其在細(xì)胞成像分析中的應(yīng)用研究.pdf

1、研究納米材料組裝體對生化傳感器構(gòu)建和生物醫(yī)學(xué)成像分析具有非常重要的意義。將金屬納米材料的表面等離子體共振特性或半導(dǎo)體納米材料的熒光特性與碳納米材料的生物相容性相結(jié)合，探索納米組裝體在生物成像和藥物運(yùn)載領(lǐng)域的應(yīng)用具有獨(dú)特的優(yōu)勢和發(fā)展?jié)摿?。本文研究了金屬納米顆粒形態(tài)、尺寸、等離子體耦合對表面等離子體共振特性的影響。在此基礎(chǔ)上構(gòu)建了金屬納米自組裝體和金屬納米材料與碳納米管的雜化組裝體，并將組裝方法拓展到了量子點(diǎn)與石墨烯的組裝體制備，探索了組裝

2、體在生物成像和藥物運(yùn)載方面的用途。主要內(nèi)容如下：
　　 1.提出形態(tài)可控納米金顆粒的一步合成法。研究發(fā)現(xiàn)，以鹽酸四環(huán)素為還原劑，CTAB為包被試劑，通過調(diào)節(jié)CTAB與HAuCl4摩爾比，很容易制備孿晶片、單晶納米片、孿晶十面體等三種形態(tài)晶體。進(jìn)一步通過掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、高分辨透射電鏡(HRTEM)、X射線衍射(XRD)、電子衍射(SAED)等表征手段對晶體結(jié)構(gòu)進(jìn)行了解析。通過UV-vis-NIR消光光譜、暗

3、場散射成像及單顆粒散射光譜研究了形態(tài)、尺寸對其表面等離子體共振性質(zhì)的影響。三種形態(tài)的納米晶體都表現(xiàn)出優(yōu)異的近紅外吸收和暗場散射特性，可作為細(xì)胞成像探針用于癌癥診斷和治療。此外，本文還探討了晶核形成及晶體生長機(jī)制，對今后納米顆粒的合成及形態(tài)的控制具有理論參考意義。
　　 2.金納米棒的鏈型自組裝和金納米棒/納米球的網(wǎng)狀可控組裝。以meso-四(4-磺基苯基)卟啉(TPPS)的H型聚集體為媒介，發(fā)現(xiàn)通過調(diào)節(jié)TPPS濃度可以調(diào)控組裝體

4、的粒子間距及其表面等離子體共振耦合。通過消光光譜、SEM等手段表征了自組裝體的結(jié)構(gòu)；通過ξ電位、動態(tài)光散射、共振散射光譜確證納米組裝體在溶液中形成。進(jìn)一步通過有限差分時(shí)域(FDTD)計(jì)算發(fā)現(xiàn)，納米顆粒表面等離子體共振峰紅移程度隨納米顆粒間距呈雙指數(shù)遞減，基于此得到“等離子體標(biāo)尺方程”。根據(jù)此方程計(jì)算組裝體中粒子之間的距離，與SEM統(tǒng)計(jì)值吻合。進(jìn)一步通過暗場散射成像和生物學(xué)方法探究金納米棒的組裝機(jī)理，證明卟啉聚集體吸附在金棒端頭，是構(gòu)成組

5、裝體的橋梁。
　　 3.構(gòu)建了以DNA為橋梁的金屬納米顆粒/碳納米管異質(zhì)組裝體。實(shí)驗(yàn)結(jié)果與理論計(jì)算表明，單鏈DNA可以通過π-π共軛作用纏繞在碳納米管表面，其π-π堆垛能力與堿基的電子結(jié)構(gòu)密切相關(guān)?；趩捂淒NA與碳納米管特殊相互作用，DNA修飾的金屬納米顆?？晌街撂技{米管表面從而構(gòu)建金屬納米顆粒/碳納米管異質(zhì)組裝體。金屬納米顆粒形態(tài)、電荷、組分可根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，修飾及組裝過程對單組分的性質(zhì)沒有顯著影響。組裝后金屬納米顆粒的

6、優(yōu)異表面等離子體共振光學(xué)特性得到保持，而碳納米管也保持其生物相容性。借助于暗場散射成像，發(fā)現(xiàn)組裝體進(jìn)入細(xì)胞的能力不僅與碳納米管固有性質(zhì)相關(guān)，還取決于金屬納米顆粒表面包被試劑。此外，結(jié)合金屬納米顆粒可見光區(qū)的散射特性和碳納米管的近紅外吸收性質(zhì)，組裝體可能同時(shí)應(yīng)用于癌癥的診斷和治療。
　　 4.以DNA為媒介構(gòu)建了石墨烯/量子點(diǎn)異質(zhì)組裝體。研究發(fā)現(xiàn)，DNA通過共價(jià)鍵修飾在量子點(diǎn)表面，借助DNA在石墨烯表面的吸附，量子點(diǎn)與石墨烯進(jìn)行組

7、裝。該組裝體同時(shí)具備兩種納米材料的特點(diǎn)，如優(yōu)異的熒光特性、良好的生物相容性。進(jìn)一步研究表明，以石墨烯為藥物載體，通過藥物自身熒光可考察藥物在細(xì)胞內(nèi)的分布，借助量子點(diǎn)熒光可考察石墨烯內(nèi)在化途徑，利用該組裝體不僅可以監(jiān)測藥物釋放，還能觀察載體在藥物釋放過程中的胞內(nèi)分布情況。
　　 上述研究內(nèi)容探討了金屬表面等離子體共振特性與形態(tài)、組分、等離子體共振耦合等因素的關(guān)系，在此基礎(chǔ)上通過DNA與碳納米管的纏繞，構(gòu)建了金屬納米顆粒與碳納米管的