具有優(yōu)良光譜特性的納米顆粒在生物光學(xué)成像中的應(yīng)用研究.pdf

1、由先進(jìn)光子技術(shù)與生物技術(shù)交叉結(jié)合所誕生的生物光子學(xué)，憑借其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的獨(dú)特地位和巨大潛力日益成為當(dāng)今生命科學(xué)研究工作的熱點。而隨著納米材料技術(shù)的不斷發(fā)展，在生物光子學(xué)領(lǐng)域誕生了一個叫做納米生物光子學(xué)的新的研究方向。量子點，多孔二氧化硅，上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料以及納米金棒是四種新穎的納米顆粒，憑借其獨(dú)特的光譜特性以及優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，在生物光子學(xué)研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。本論文詳細(xì)探討了它們的光學(xué)特性、化學(xué)特性以及生物兼容性，在光學(xué)生物成像

2、方面開展了大量的研究工作，并將部分工作擴(kuò)展到生物治療的研究。主要研究內(nèi)容包括：
　　 1、合成了具有CdSe/CdS/ZnS獨(dú)特核殼結(jié)構(gòu)的量子點和量子棒，進(jìn)而提出了一種新穎的表面修飾方法將量子點/棒轉(zhuǎn)化為水溶性，增加了它們與生物分子的連接效率以及生物兼容性。將生物蛋白或抗體與量子點/棒連接，增加了它們對癌癥細(xì)胞的靶向識別能力，進(jìn)而利用共聚焦掃描成像的手段對胰腺癌細(xì)胞進(jìn)行判別、診斷以及雙光子熒光成像。用一種簡易的微乳液法在二氧化硅

3、包覆的量子點表面修飾羧基，大大降低了量子點在癌癥細(xì)胞中的非特異性標(biāo)記，也提高了與生物分子的連接效率。在與生物蛋白連接后，二氧化硅包覆的量子點具有對癌癥細(xì)胞的靶向識別能力，可以用熒光成像的方法對癌癥細(xì)胞進(jìn)行了判別和診斷。
　　 2、用多孔二氧化硅納米顆粒對有機(jī)熒光染料進(jìn)行包覆，使后者具有較好的水溶性，化學(xué)穩(wěn)定性以及生物兼容性。將生物分子與多孔二氧化硅納米顆粒共價結(jié)合，提高其靶向性，并用生物修飾后的納米顆粒進(jìn)行癌癥細(xì)胞的特異性識別和

4、標(biāo)記。用多孔二氧化硅納米顆粒對光動力治療藥物進(jìn)行包覆和保護(hù)，使其具有親水性，并減少其在生物體中的聚集。在納米顆粒的表面修飾了氨基，接著與轉(zhuǎn)鐵蛋白進(jìn)行共價連接。對癌癥細(xì)胞分別作了非特異性和特異性的標(biāo)記和生物熒光成像，并做了相應(yīng)的離體細(xì)胞光動力治療。基本上解決了光動力治療藥物的水溶性、團(tuán)聚問題，并提高了它們對病變組織的靶向性。用多孔二氧化硅納米顆粒包覆了油溶性的量子點，并在納米顆粒的表面修飾氨基，使量子點具有更好的水溶性、化學(xué)穩(wěn)定性以及對細(xì)

5、胞的標(biāo)記能力，接著與具有表面“光學(xué)切片”功能的全內(nèi)反射熒光顯微鏡結(jié)合對細(xì)胞膜的表面進(jìn)行了熒光成像以及長時間的動態(tài)觀察。
　　 3、對上轉(zhuǎn)換納米發(fā)光材料作了表面修飾和生物連接，并基本完成了上轉(zhuǎn)換熒光顯微系統(tǒng)的搭建，為將來的上轉(zhuǎn)換熒光生物成像研究作了鋪墊。
　　 4、合成各種納米金棒。將納米金棒與轉(zhuǎn)鐵蛋白連接后用于癌癥細(xì)胞的特異性標(biāo)記，并用暗場散射成像的方法對癌細(xì)胞進(jìn)行識別和診斷。利用納米金棒的高吸收特性，將其作為人造組織的