納米材料表面化學在生物分析中的應用.pdf

1、納米材料是目前最為熱門的材料科學研究方向，在能源、化工、醫(yī)藥、電子器件和環(huán)境保護等領(lǐng)域已經(jīng)取得諸多應用。除了材料本身的性質(zhì)之外，納米材料由于比表面積大，因而表面性質(zhì)同樣是納米材料的重要性質(zhì)。對于能源、化工等領(lǐng)域，人們也許更關(guān)注于裸露晶面、活性原子和化學勢等因素。而在生物醫(yī)學方面，則需要進行表面修飾。表面修飾不僅帶來水溶性和生物相容性，更能夠賦予納米材料特殊的生物功能，對納米材料的生物醫(yī)學應用意義重大。
　　第一章，我們簡要介紹了納

2、米材料表面化學對于納米材料在生物應用中的重要作用，主要探討了如何將無機納米材料進行生物功能化以及生物功能化的重要意義。我們分析了納米表面化學是如何實現(xiàn)納米材料對生物分子、微環(huán)境等因素響應，并進行生物分析。并引出了納米探針對酶的響應以及活體體內(nèi)行為的分析。闡明畢業(yè)論文的選題依據(jù)和主要內(nèi)容。
　　第二章，我們構(gòu)建了量子點-酪氨酸納米復合體，并將其應用于試管內(nèi)和細胞內(nèi)的酪氨酸酶活力分析。量子點表面偶聯(lián)的酪氨酸可以被酪氨酸酶氧化生成多巴素

3、。多巴素具有較低的還原電位，可以吸收量子點的激發(fā)態(tài)電子而造成量子點熒光淬滅。熒光淬滅與多巴素個數(shù)之間存在的線性關(guān)系，使得我們可以實時監(jiān)測酶反應的動力學過程。通過對反應過程的米氏方程擬合，我們獲得了酶在氧化QD-Tyr時的動力學常數(shù)，同時也發(fā)現(xiàn)了意想不到的現(xiàn)象并且揭示了隱藏的機理。酶在面對納米底物時所表現(xiàn)出的活力提高現(xiàn)象，進一步提升了響應的靈敏度，這個體系中對酪氨酸酶檢測限可以低至1nM。我們認為是納米顆粒表面相對較高的底物濃度使得酶與底

4、物的接觸碰撞更容易，因而提升了酶的活力。熒光共聚焦顯微鏡和流式細胞實驗展示出B16黑色素瘤細胞中的酪氨酸酶可以將量子點-酪氨酸納米復合體氧化造成熒光淬滅。
　　第三章，我們基于超順磁納米顆粒對其附近的T1造影劑的縱向弛豫淬滅效應構(gòu)建了四氧化三鐵-釓納米-底物復合體實現(xiàn)對基質(zhì)金屬蛋白酶2(MMP-2)的體外和細胞水平分析。MMP-2將連接四氧化三鐵與釓配合物的肽鏈水解，釓配合物因而從納米顆粒表面脫離，釋放到溶液中。四氧化三鐵的磁場屏

5、蔽作用隨距離增大而快速下降，Gd配合物自身的縱向弛豫效果恢復。得益于信號放大，檢測限和靈敏度都得到有效提升。釋放的Gd配合物濃度與其恢復的縱向弛豫貢獻呈良好的現(xiàn)行關(guān)系，這使得我們可以對酶與納米-底物復合體的水解反應過程進行實時監(jiān)測。我們使用積分形式的米氏方程對反應曲線進行擬合，并挑戰(zhàn)性地定量了反應的動力學參數(shù)，這對于我們更好地解釋異常的反應現(xiàn)象和揭示未知反應機理具有重要意義。
　　第四章，我們利用磁共振成像，實時監(jiān)測了三種典型修飾

6、(PEG、ZW和PEI)的鈀納米片的體內(nèi)行為。不同的修飾分子帶給鈀納米片獨特的表面性質(zhì)，并對鈀片的體內(nèi)行為造成巨大影響。PEG修飾的鈀納米片具有相當長的血液循環(huán)時間，并可以通過EPR效應被動靶向到腫瘤組織。借助鈀片的光熱效果，PEG修飾的鈀片可以對腫瘤進行光熱治療，并成為一種診療試劑。兩性離子和聚醚酰亞胺修飾的鈀納米片都從血液中被快速清除，不同的是兩性離子鈀片通過腎清除，聚醚酰亞胺修飾的鈀片則被單核巨噬細胞攝取富集在肝臟中。這些不同的表