金屬硫族半導體量子點的合成及細胞活性研究.pdf

1、隨著科技的進步，納米材料越來越受到人們的關注，尤其納米量子點在醫(yī)學腫瘤的診斷和治療，蛋白的分析與檢測等生物醫(yī)學領域已彰顯出廣闊的應用前景，越來越受到科研工作者的關注。Ⅵ A族化合物半導體納米材料由于其獨特的小尺寸效應、表面效應、宏觀量子隧道效應、量子尺寸效應、體積效應等，使其具有優(yōu)異的光穩(wěn)定性、高的膠體穩(wěn)定性，并且在磁學、電學及催化性能方面也具有優(yōu)良的性能，因此成為目前納米材料領域研究熱點之一。剛剛過去的十年里，半導體納米材料在化學、生

2、物醫(yī)學、材料學及應用科學等多個學科領域受到日益廣泛的重視。
　　尤其每年腫瘤新增病例的都在以百萬的速度增長，因患惡性腫瘤而死亡的人數(shù)也在直線增長，因此醫(yī)學界展開癌癥的治療，比如外科手術、放療、化療但都存在一定的弊端比如復發(fā)率高、累計輻射量高、特異性差、對人體的毒副作用強，因而光動力治療成為目前最前沿的治療方法之一。在光動力治療過程中起關鍵作用的是光敏劑，而目前報道的光敏劑多數(shù)為有機物光敏劑、量子點-有機物光敏染料雜化光敏劑，這些光

3、敏劑在制備方法上需要進一步優(yōu)化，光動力效率也需要進一步提高，因此我們嘗試合成制備方法比較簡單、特異性比較好、生物利用率相對高的半導體量子點單獨作為光敏劑。
　　本論文主要研究工作是探索“綠色”低成本可控制備半導體納米材料的新方法，并對合成產(chǎn)物進行一系列結構表征，探究ⅥA族化合物半導體納米材料的熒光性能和腫瘤細胞的光動力抑制活性研究。這些ⅥA族化合物半導體納米材料分別是:硫化鎘量子點，硒化鎘量子點，碲化鎘量子點，硒化銅量子點。

4、>　　主要開展了如下研究工作:
　　(1)以生物分子葉酸作為生物基質(zhì)，通過簡單的水浴方法成功合成了分散性良好、大小均勻的CdTe/HA量子點以及探究對腫瘤細胞的光動力抑制，又對其毒性機理進行了初步的探究。表征結果顯示:XRD、HRTEM、TG-DTA、FT-IR、Zeta-potential、 PL、 ICP-MS、FCM、DCFH-A等測試表明所合成的CdTe量子點為晶型，平均粒徑為4.45±0.3 nm，不僅具有很好的熒光性能

5、，而且可以穩(wěn)定存在于水溶液，DMEM培養(yǎng)基，PBS，血清中，而且其在450 nm-700 nm波長范圍的可見光照射下對細胞的毒性明顯增強而且具有選擇性:具體測試了BRL-3A大鼠正常肝細胞、Hep G2人肝癌細胞、Hela人宮頸癌細胞、 Hep G3人肝癌細胞、HuH-7人肝癌細胞、raji淋巴瘤細胞、S180肉瘤細胞、sk-hep-1人肝癌細胞的增值，從實驗結果分析與黑暗環(huán)境相比光照條件下CdTe/HA量子點對腫瘤細胞的抑制作用更加明

6、顯，尤其對Hep G2人肝癌細胞、Hela人宮頸癌細胞、HuH-7人肝癌細胞、S180肉瘤細胞的抑制更加明顯。且該量子點對大鼠正常肝細胞抑制作用很小，而對人肝癌細胞和人宮頸癌細胞有很好的抑制作用，并且其抑制作用隨著樣品濃度的增加而遞增。通過CLSM和ICP-MS測試表明樣品通過攝取作用進入細胞而且其攝入量并沒有很大的差別。在FCM測試結果中可以得出樣品是通過誘導細胞的壞死從而抑制細胞的增值，在周期的結果分析中得出樣品主要引起細胞的G2期

7、繁殖變化。而在進一步的機理研究中通過ROS的含量差別進一步佐證了抑制作用的差異。而在可見光照射下抑制作用增強的原因可能是在可見光光照下細胞體內(nèi)的活性氧的含量增加，從而其抑制作用增加。
　　(2)以硫酸軟骨素為生物基質(zhì)，N2保護條件下水浴合成了CuSe/CS量子點并研究其對腫瘤細胞的光動力抑制。通過XRD測試結果表明所合成的納米粒子為晶型。HRTEM結果顯示所合成的量子點粒徑為15±0.3 nm，且大小均勻，分散性好。Zeta-po

8、tential的結果顯示該量子點的水溶性穩(wěn)定性很好。在PL測試中可以觀察到有很好的熒光性。細胞毒性MTT試驗中結果表明該量子點在450 nm-700 nm可見光照射下相對于黑暗的環(huán)境對細胞的抑制作用更明顯。在進一步的機理分析結果顯示，ICP-MS結果表明是由于細胞攝入量有差別，ROS測試結果表明是光照下細胞體內(nèi)產(chǎn)生的ROS含量明顯多于黑暗環(huán)境下，與細胞毒性試驗結果很好的吻合。這一結果為理解CuSe/CS量子點直接的抗癌活性方面提供了重要

9、的依據(jù)，并且為將硒化物量子點用于特異性的治療人體腫瘤提供了一種潛在的可能。
　　(3)分別以葉酸為生物基質(zhì)合成CdTe量子點，以硫酸軟骨素為基質(zhì)合成CdSe量子點，基于水解方法合成CdS量子點，HRTEM測試結果表明:合成量子點的尺寸很小均在10nm以下。熒光顯微鏡測定表明:所制備的三種量子點均具有熒光性而且在水溶液中可以穩(wěn)定存在。細胞活性實驗表明制備CdS、CdSe、 CdTe量子點對Hep G2細胞、HeLa細胞抑制作用呈現(xiàn)遞