金属硫族半导体量子点的合成及细胞活性研究

发布时间：2018-06-29 04:32

本文选题：半导体 + 纳米材料　；参考：《河南师范大学》2017年硕士论文

【摘要】：随着科技的进步,纳米材料越来越受到人们的关注,尤其纳米量子点在医学肿瘤的诊断和治疗,蛋白的分析与检测等生物医学领域已彰显出广阔的应用前景,越来越受到科研工作者的关注。ⅥA族化合物半导体纳米材料由于其独特的小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、量子尺寸效应、体积效应等,使其具有优异的光稳定性、高的胶体稳定性,并且在磁学、电学及催化性能方面也具有优良的性能,因此成为目前纳米材料领域研究热点之一。刚刚过去的十年里,半导体纳米材料在化学、生物医学、材料学及应用科学等多个学科领域受到日益广泛的重视。尤其每年肿瘤新增病例的都在以百万的速度增长,因患恶性肿瘤而死亡的人数也在直线增长,因此医学界展开癌症的治疗,比如外科手术、放疗、化疗但都存在一定的弊端比如复发率高、累计辐射量高、特异性差、对人体的毒副作用强,因而光动力治疗成为目前最前沿的治疗方法之一。在光动力治疗过程中起关键作用的是光敏剂,而目前报道的光敏剂多数为有机物光敏剂、量子点-有机物光敏染料杂化光敏剂,这些光敏剂在制备方法上需要进一步优化,光动力效率也需要进一步提高,因此我们尝试合成制备方法比较简单、特异性比较好、生物利用率相对高的半导体量子点单独作为光敏剂。本论文主要研究工作是探索“绿色”低成本可控制备半导体纳米材料的新方法,并对合成产物进行一系列结构表征,探究ⅥA族化合物半导体纳米材料的荧光性能和肿瘤细胞的光动力抑制活性研究。这些ⅥA族化合物半导体纳米材料分别是:硫化镉量子点,硒化镉量子点,碲化镉量子点,硒化铜量子点。主要开展了如下研究工作:(1)以生物分子叶酸作为生物基质,通过简单的水浴方法成功合成了分散性良好、大小均匀的CdTe/HA量子点以及探究对肿瘤细胞的光动力抑制,又对其毒性机理进行了初步的探究。表征结果显示:XRD、HRTEM、TG-DTA、FT-IR、Zeta-potential、PL、ICP-MS、FCM、DCFH-A等测试表明所合成的CdTe量子点为晶型,平均粒径为4.45±0.3 nm,不仅具有很好的荧光性能,而且可以稳定存在于水溶液,DMEM培养基,PBS,血清中,而且其在450 nm-700 nm波长范围的可见光照射下对细胞的毒性明显增强而且具有选择性:具体测试了BRL-3A大鼠正常肝细胞、Hep G2人肝癌细胞、Hela人宫颈癌细胞、Hep G3人肝癌细胞、HuH-7人肝癌细胞、raji淋巴瘤细胞、S180肉瘤细胞、sk-hep-1人肝癌细胞的增值,从实验结果分析与黑暗环境相比光照条件下CdTe/HA量子点对肿瘤细胞的抑制作用更加明显,尤其对Hep G2人肝癌细胞、Hela人宫颈癌细胞、HuH-7人肝癌细胞、S180肉瘤细胞的抑制更加明显。且该量子点对大鼠正常肝细胞抑制作用很小,而对人肝癌细胞和人宫颈癌细胞有很好的抑制作用,并且其抑制作用随着样品浓度的增加而递增。通过CLSM和ICP-MS测试表明样品通过摄取作用进入细胞而且其摄入量并没有很大的差别。在FCM测试结果中可以得出样品是通过诱导细胞的坏死从而抑制细胞的增值,在周期的结果分析中得出样品主要引起细胞的G2期繁殖变化。而在进一步的机理研究中通过ROS的含量差别进一步佐证了抑制作用的差异。而在可见光照射下抑制作用增强的原因可能是在可见光光照下细胞体内的活性氧的含量增加,从而其抑制作用增加。(2)以硫酸软骨素为生物基质,N2保护条件下水浴合成了CuSe/CS量子点并研究其对肿瘤细胞的光动力抑制。通过XRD测试结果表明所合成的纳米粒子为晶型。HRTEM结果显示所合成的量子点粒径为15±0.3 nm,且大小均匀,分散性好。Zeta-potential的结果显示该量子点的水溶性稳定性很好。在PL测试中可以观察到有很好的荧光性。细胞毒性MTT试验中结果表明该量子点在450 nm-700 nm可见光照射下相对于黑暗的环境对细胞的抑制作用更明显。在进一步的机理分析结果显示,ICP-MS结果表明是由于细胞摄入量有差别,ROS测试结果表明是光照下细胞体内产生的ROS含量明显多于黑暗环境下,与细胞毒性试验结果很好的吻合。这一结果为理解CuSe/CS量子点直接的抗癌活性方面提供了重要的依据,并且为将硒化物量子点用于特异性的治疗人体肿瘤提供了一种潜在的可能。(3)分别以叶酸为生物基质合成CdTe量子点,以硫酸软骨素为基质合成CdSe量子点,基于水解方法合成CdS量子点,HRTEM测试结果表明:合成量子点的尺寸很小均在10 nm以下。荧光显微镜测定表明:所制备的三种量子点均具有荧光性而且在水溶液中可以稳定存在。细胞活性实验表明制备CdS、CdSe、CdTe量子点对Hep G2细胞、HeLa细胞抑制作用呈现递增的趋势的,进一步的研究结果表明是由于细胞在摄取量子点后产生的活性氧的含量差异所致。最终研究结果表明,所合成的量子点对用于肿瘤的有效诊断起到一定的借鉴意义。
[Abstract]:......
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TB383.1

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