納米組裝體的可控制備及其在細胞成像分析中的應用研究.pdf

1、研究納米材料組裝體對生化傳感器構建和生物醫(yī)學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體納米材料的熒光特性與碳納米材料的生物相容性相結合，探索納米組裝體在生物成像和藥物運載領域的應用具有獨特的優(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。在此基礎上構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載方面的用途。主要內容如下：
　　 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構進行了解析。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)通過調節(jié)TPPS濃度可以調控組裝體

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構；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。進一步通過有限差分時域(FDTD)計算發(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“等離子體標尺方程”。根據(jù)此方程計算組裝體中粒子之間的距離，與SEM統(tǒng)計值吻合。進一步通過暗場散射成像和生物學方法探究金納米棒的組裝機理，證明卟啉聚集體吸附在金棒端頭，是構成組

5、裝體的橋梁。
　　 3.構建了以DNA為橋梁的金屬納米顆粒/碳納米管異質組裝體。實驗結果與理論計算表明，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構密切相關?；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{米管表面從而構建金屬納米顆粒/碳納米管異質組裝體。金屬納米顆粒形態(tài)、電荷、組分可根據(jù)需要進行調節(jié)，修飾及組裝過程對單組分的性質沒有顯著影響。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)組裝體進入細胞的能力不僅與碳納米管固有性質相關，還取決于金屬納米顆粒表面包被試劑。此外，結合金屬納米顆?？梢姽鈪^(qū)的散射特性和碳納米管的近紅外吸收性質，組裝體可能同時應用于癌癥的診斷和治療。
　　 4.以DNA為媒介構建了石墨烯/量子點異質組裝體。研究發(fā)現(xiàn)，DNA通過共價鍵修飾在量子點表面，借助DNA在石墨烯表面的吸附，量子點與石墨烯進行組

7、裝。該組裝體同時具備兩種納米材料的特點，如優(yōu)異的熒光特性、良好的生物相容性。進一步研究表明，以石墨烯為藥物載體，通過藥物自身熒光可考察藥物在細胞內的分布，借助量子點熒光可考察石墨烯內在化途徑，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分布情況。
　　 上述研究內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系，在此基礎上通過DNA與碳納米管的纏繞，構建了金屬納米顆粒與碳納米管的