量子點(diǎn)復(fù)合材料及應(yīng)用于藥物載體和金屬離子檢測的研究.pdf

1、近年來，半導(dǎo)體量子點(diǎn)獨(dú)特的尺寸依賴光學(xué)性質(zhì)，在熒光標(biāo)記、生物傳感、太陽能電池等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，將量子點(diǎn)與磁性納米顆粒復(fù)合制備的多功能藥物載體，普遍存在載藥量不高，穩(wěn)定性不好及熒光猝滅等問題，因而限制了其更廣泛的應(yīng)用。同時，基于量子點(diǎn)的熒光性能己發(fā)展了多種熒光探針用于金屬離子檢測，然而由于選擇性和檢測靈敏度不高，如何實(shí)現(xiàn)對目標(biāo)分析物的高選擇性分析測定仍是目前具有挑戰(zhàn)性的課題。
　　本論文深入研究量子點(diǎn)的表面修飾及功能化

2、，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)量子點(diǎn)與其它納米材料的組裝與復(fù)合，從而獲得更有實(shí)用價值的量子點(diǎn)材料。制各復(fù)合納米藥物載體的關(guān)鍵技術(shù)在于選擇一個良好的介質(zhì)能夠同時穩(wěn)定磁性材料和量子點(diǎn)。殼聚糖及其衍生物具有良好的穩(wěn)定性和緩釋性能，作為表面修飾穩(wěn)定材料和藥物載體方面具有明顯優(yōu)勢。因此，本論文首先利用聚合物(CM-β-CD或CMCS)對磁性顆粒進(jìn)行表面修飾，其修飾層不僅可以提高藥物的負(fù)載量，降低對量子點(diǎn)熒光性能的影響，其表面豐富的功能基團(tuán)有利于與量子點(diǎn)的有效結(jié)合。

3、其次，聚合物改性的磁性納米顆粒與量子點(diǎn)，經(jīng)化學(xué)鍵合法共同包埋于殼聚糖基體中，得到穩(wěn)定的復(fù)合納米藥物載體。同時，基于量子的熒光特性及電催化性能，經(jīng)特異性表面配體分子修飾，通過采用ZnSe量子點(diǎn)溶液，ZnSe-XG納米復(fù)合物及CS/ZnSe生物膜，三種策略構(gòu)建用于金屬離子檢測的電化學(xué)傳感器及熒光傳感器，實(shí)現(xiàn)對金屬離子的高選擇性分析測定。主要內(nèi)容歸納如下:
　　(1)基于殼聚糖基體制備磁性復(fù)合納米藥物載體(CS-CDpoly-MNPs)

4、，利用羧甲基-β-環(huán)糊精修飾磁性納米顆粒，其疏水空腔結(jié)構(gòu)，經(jīng)疏水包合作用對微溶性抗癌藥物(5-Fu)具有優(yōu)越的承載能力。藥物載體的形貌和性能受制備過程中交聯(lián)劑用量、交聯(lián)時間及CS/5-Fu/CM-β-CD質(zhì)量比等因素的影響。磁性納米顆粒表面CM-β-CD的最大接枝量為6.5 wt％，復(fù)合納米藥物載體具有良好的磁性能(43.8 emu/g)和藥物負(fù)載能力(44.7±1.8％)。
　　(2)基于殼聚糖基體制備磁性熒光復(fù)合納米藥物載體(

5、DCMFNPs)，利用殼聚糖(CS)、羧甲基殼聚糖(CMCS)修飾的Fe3O4和谷胱甘肽(GSH)穩(wěn)定的CdSe@ZnS QDs表面豐富的氨基基團(tuán)，以戊二醛為交聯(lián)劑，通過醛基與氨基的共價交聯(lián)反應(yīng)制備出具有良好磁性能和熒光性能的DCMFNPs，其化學(xué)鍵合作用結(jié)合不同組分明顯提高了藥物載體的穩(wěn)定性。磁性納米顆粒表面羧甲基殼聚糖(CMCS)的修飾作用有效降低了對量子點(diǎn)熒光性能的影響。DOX的累積釋放主要涉及殼聚糖的溶脹行為和不同組分之間的靜電

6、作用力。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究表明:CMFNPs具有低的細(xì)胞毒性和良好的生物相容性，且具有良好的成像功能。隨孵育時間的延長，腫瘤細(xì)胞對藥物載體的攝入量明顯增加。
　　(3)制備以羧甲基殼聚糖(CMCS)為基體的復(fù)合納米材料載藥體系，利用CMCS表面豐富的氨基和羧基基團(tuán)，將量子點(diǎn)、CMCS修飾的Fe3O4及葉酸通過共價酰胺結(jié)合有效包埋在羧甲基殼聚糖基體中。與物理相互作用(如靜電作用力)相比，各成分之間的共價鍵合作用有利于藥物載體在生理環(huán)境

7、中的穩(wěn)定性。磁性熒光復(fù)合納米藥物載體(DOX-CLM)具有良好磁響應(yīng)性和熒光性能，其藥物釋放具有pH依賴性可控釋放。體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)研究表明，復(fù)合納米顆粒具有良好的生物相容性，腫瘤細(xì)胞對藥物載體的攝入主要是特異性受體介導(dǎo)的內(nèi)吞機(jī)制。細(xì)胞凋亡數(shù)據(jù)表明，隨孵育時間延長，細(xì)胞的早期凋亡和晚期凋亡的比例明顯增加。
　　(4)基于谷胱甘肽(GSH)修飾的ZnSe量子點(diǎn)的熒光猝滅法，開發(fā)一種檢測銅離子的方法，并成功用于環(huán)境樣品中銅離子的測定。與其

8、它文獻(xiàn)報道的量子點(diǎn)熒光探針相比，顯示出優(yōu)異的檢測限和選擇性，這主要?dú)w因于Cu(Ⅱ)加入導(dǎo)致量子點(diǎn)表面配體分子的剝離及量子點(diǎn)的表面狀態(tài)的改變;同時，谷胱甘肽與Cu2+離子之間的電荷轉(zhuǎn)移，還原后的Cu+可與GSH形成多種模式的配合物，進(jìn)一步誘導(dǎo)量子點(diǎn)熒光的有效猝滅。在最佳條件下，此熒光探針對Cu2+的檢出限為2×10-10 mol/L。同時，外來離子在Cu2+離子檢測中顯示出低的干擾響應(yīng)。此外，ZnSe量子點(diǎn)不變的吸收峰和衰減的熒光壽命分析

9、證實(shí)，此猝滅過程為動態(tài)猝滅過程。
　　(5)研發(fā)一種ZnSe-XG納米復(fù)合物作為電極修飾材料，并基于該修飾電極構(gòu)建了用于Cd(Ⅱ)選擇性檢測的電化學(xué)傳感器。與單獨(dú)的ZnSe QDs相比，由于ZnSe和XG之間的氫鍵和絡(luò)合作用，ZnSe-XG電極膜的檢測穩(wěn)定性和對Cd(Ⅱ)離子的吸附能力具有顯著優(yōu)勢。ZnSe-XG納米復(fù)合物及多壁碳納米管(MWCNT)的引入均為電子轉(zhuǎn)移提供了有利途徑，且對Cd(Ⅱ)的檢測顯示出更優(yōu)良的電催化活性。修

10、飾電極對Cd(Ⅱ)檢測的線性范圍為0.336-5.6 mg/L，并且顯示出高的靈敏度22.257μA·mg-1·L-1和低的檢測限6.11μg/L。修飾電極對Cd(Ⅱ)的催化氧化過程證明是表面吸附控制，其飽和吸附量為3.45×10-9 mol/cm2。該修飾電極顯示出良好的檢測靈敏度、選擇性、再現(xiàn)性和長期穩(wěn)定性，可以作為金屬離子電化學(xué)檢測的理想電極材料。
　　(6)基于量子點(diǎn)溶液和量子點(diǎn)生物膜的熒光猝滅開發(fā)兩種靈敏的熒光傳感器用于

11、檢測Cd(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)離子。量子點(diǎn)生物膜(CS/ZnSe)的熒光傳感器有望應(yīng)用于便攜式感測裝置的開發(fā)。隨著金屬離子濃度的增加，量子點(diǎn)的光致發(fā)光強(qiáng)度成比例地減小，并且熒光猝滅程度與金屬離子濃度的關(guān)系可通過Stern-Volmer方程進(jìn)行線性擬合。同時，基于黃原膠(XG)和ZnSe量子點(diǎn)(ZnSe-XG)納米復(fù)合物構(gòu)建可對兩種金屬離子實(shí)現(xiàn)單獨(dú)和同步檢測的電化學(xué)傳感器。在最佳實(shí)驗(yàn)條件下，其峰值電流與金屬離子的濃度具有良好的線性關(guān)系，并且對