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

1、隨著科學技術(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。半導體熒光量子點（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，半導體熒光量子點具有發(fā)射峰較窄、發(fā)射波長連續(xù)可調(diào)、抗漂白能力強、發(fā)光強度高、熱穩(wěn)定性好等特點，更利于在實際生產(chǎn)和生活中應(yīng)用，如生物醫(yī)學中作為示蹤劑、在頁巖氣開采中作為標記物等。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)增強其周圍發(fā)光物質(zhì)的發(fā)光強度，進而提高檢測靈敏度;利用其吸收效應(yīng)制成的光熱探針，對癌細胞進行光熱治療，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，可以實現(xiàn)定向輸運藥物、磁分離、增強磁共振成像、磁熱治療等功能。然而納米材料單一的優(yōu)良性質(zhì)往往不能滿足實際的需要，因此多功能復合材料已逐漸登上歷史的舞臺，復合材料集多種功能于一體，極大地提高了效率、降低了成本?；诖耍菊撐某送ㄟ^不同手段制備多

3、種納米材料之外，還制備了多種復合納米材料，并對制備的納米材料進行了表征分析和應(yīng)用研究。
　　本論文的主要研究內(nèi)容如下:
　　第一章主要對半導體熒光量子點、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)用進行了綜述。
　　第二章首先對半導體熒光量子點的結(jié)構(gòu)和光學特性進行了描述;通過液相法制備了水溶性CdTeS量子點（發(fā)射波長從536nm至774nm連續(xù)可調(diào)），為了進一步提高量子點的發(fā)光穩(wěn)定性和發(fā)光強度，制備了CdT

4、eS@CdS核殼量子點，CdS殼的包覆時間為14min時熒光量子點的熒光強度達到最大（0.6倍提高），并利用此量子點成功實現(xiàn)了對乳腺癌細胞的熒光標記;為了解決Cd系量子點的毒性問題，通過液相法制備了錳摻雜的硫化鋅量子點，并對影響量子點發(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)進行了討論分析，當Mn2+摻雜濃度為5％、鋅與硫的比例為5∶4.5、氮氣下反應(yīng)時量子點具有最佳的熒光發(fā)射效果，最后在錳摻雜硫化鋅量子點外

5、面包覆硫化鋅殼同樣提高了量子點的發(fā)光強度，其最高實現(xiàn)了0.3倍的熒光增強。
　　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效應(yīng)。我們首先對其熒光增強原理進行了歸納總結(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)特征及其光學特性進行了討論分析，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行了模擬計算，在銀納米立方體的拐角和拐邊處有強的電場分布;制備了Ag@dye-doped SiO2復合納米材料，利用銀納米球的局域表面等離子體共振效應(yīng)實現(xiàn)了對熒光染料的發(fā)光增強，當染料摻雜的二氧化硅層厚度為10nm時，此復合材料實現(xiàn)了高達11倍的熒光增強。
　　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特性的影響，并將這種結(jié)構(gòu)應(yīng)用于對癌細胞的光熱治療，都實現(xiàn)了對癌細胞的有效殺滅作用;利用逐層生長方法制備了光熱/熒光復合納米材料(金納米星@SiO2@CdTeS@SiO2)，研究了其光熱特性及熒光特性，復合納米材料具有分散性好的特點，相比于純CdTeS量子點，復合納米材料的發(fā)光強度提高了23％，利用復合納米材料表面鏈接抗體的方式實現(xiàn)了對特定癌細胞的靶

8、向標記，同時也實現(xiàn)了對癌細胞的特異性殺傷，此效果高達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)特性和磁學性能，它們都具有好的顆粒分散性、高的飽和磁化強度（40emu/g以上）等

9、特點;通過傳統(tǒng)的St(o)ber方法，制備Fe3O4@SiO2復合納米顆粒，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行表面修飾，然后進行二氧化硅包覆，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)可以實現(xiàn)對分子（如藥物分子）的負載作用;通過逐層生長法制備了磁性/熒光雙功能復合納米顆粒，同時實現(xiàn)了超順磁性和熒光標記示蹤的功能。
　　第六章對全文進行了概括，總結(jié)了本文的創(chuàng)新