基于寡聚苯撑乙炔荧光纳米粒子的制备及其双光子成像研究

发布时间：2017-10-22 04:16

  本文关键词：基于寡聚苯撑乙炔荧光纳米粒子的制备及其双光子成像研究

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【摘要】：共轭聚合物及寡聚物由于其良好的导电性,光致发光性能以及荧光信号放大等优势被广泛应用于材料及生物科学等领域。最近几年,共轭聚合物及寡聚物的纳米粒子(简称为共轭荧光纳米粒子)作为一种新型的荧光材料在生物检测及成像方面受到广泛关注。相对于无机纳米粒子,它具有易制备、荧光强度高、光稳定性好和生物相容性好等优点。更为重要的是可以依据应用领域,通过改变共轭分子的种类或在表面修饰不同功能分子调控共轭荧光纳米粒子的性质。相对于传统的单光子成像模式,双光子激光扫描荧光成像具有组织穿透深,光漂白小,光损伤小和轴向分辨率高等优势。本论文基于该研究背景,设计制备了三类基于寡聚苯撑乙炔(OPE)的共轭荧光纳米粒子,主要研究了其自组装过程、光物理性质及双光子细胞成像应用。1.设计合成了具有双光子吸收性质的两亲性分子寡聚苯撑乙炔衍生物(OPE-PEG-NH2)、绿光荧光分子二氟化硼二吡咯(BODIPY-C6Br)以及红光荧光分子聚芴-苯并噻吩(PFDBT)。使用两亲性分子OPE-PEG-NH2分别与BODIPY-C6Br和PFDBT组装制备了一系列共轭荧光纳米粒子,并研究了荧光能量转移供体OPE-PEG-NH2与受体BODIPY-C6Br和PFDBT之间的掺杂比例对共轭纳米粒子光学行为的影响。最后通过细胞毒性实验证明制备的共轭荧光纳米粒子细胞毒性低,该纳米粒子可以实现对细胞的双光子荧光成像。2.设计合成了具有双光子吸收性质的寡聚苯撑乙炔-傒酰亚胺分子(OPE-PBI),通过在结构中引入长链烷基链和刚性结构OPE,减少了PBI因聚集引起的荧光猝灭。首先测试了OPE-PBI在不同溶剂中的紫外吸收和荧光光谱,研究了溶剂对材料光学性能的影响。并进一步利用DSPE-m PEG5000包覆OPE-PBI,制备了PEG为壳OPE-PBI为核的共轭荧光纳米粒子。通过光散射和透射电子显微镜对纳米粒子的粒径和形貌进行了表征。最后实现了该纳米粒子对细胞的双光子荧光成像。3.通过Sonogashira偶联反应和酰胺化反应设计合成了一类含双硫键的具有双光子吸收性质的两亲性分子寡聚苯撑衍生物OPE-2S-PEG。首先研究了在溶液中OPE-2S-PEG浓度和溶液p H对其光谱稳定性的影响,然后通过荧光光谱实验验证OPE-2S-PEG对巯基具有选择性的响应,并发现OPE-2S-PEG对含有巯基的氨基酸具备特异性响应,此外OPE-2S-PEG探针也可以用于检测Hela细胞中的巯基物质。
【关键词】：寡聚苯撑乙炔 共轭荧光纳米粒子 双光子成像 巯基检测
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-20
• 1.1 引言9
• 1.2 共轭荧光纳米粒子9-10
• 1.3 共轭荧光纳米粒子的制备方法10-12
• 1.3.1 微乳液10-11
• 1.3.2 再沉淀11-12
• 1.4 共轭荧光纳米粒子的应用12-16
• 1.4.1 光电子器件12
• 1.4.2 生物检测12-14
• 1.4.3 细胞成像14-16
• 1.5 双光子吸收16-20
• 第二章 相关背景知识介绍20-22
• 2.1 共轭荧光纳米粒子的研究背景20
• 2.2 基于双光子吸收的研究背景20
• 2.3 本文的设计思路和创新点20-22
• 第三章 基于寡聚苯撑乙炔多色纳米粒子的制备、表征及双光子细胞成像22-38
• 3.1 引言22-23
• 3.2 实验部分23-30
• 3.2.1 原料和试剂23
• 3.2.2 实验仪器和操作方法23
• 3.2.3 合成部分23-30
• 3.3 结果与讨论30-36
• 3.3.1 供体和受体FRET可行性研究30-31
• 3.3.2 不同掺杂比例的供体和受体对纳米粒子光学行为的影响31-33
• 3.3.3 供体受体掺杂后的纳米粒子细胞毒性测试33-35
• 3.3.4 供体受体掺杂后的纳米粒子双光子细胞成像的研究35-36
• 3.4 本章小结36-38
• 第四章 基于寡聚苯撑乙炔和傒酰亚胺分子的合成、表征及双光子细胞成像38-52
• 4.1 引言38
• 4.2 实验部分38-45
• 4.2.1 原料和试剂38-39
• 4.2.2 实验仪器和操作方法39
• 4.2.3 合成部分39-45
• 4.3 结果与讨论45-51
• 4.3.1 OPE-PBI在不同溶剂中的光谱性质45-46
• 4.3.2 OPE-PBI包覆前后在不同溶剂中的光谱性质46-47
• 4.3.3 OPE-PBI包覆后的纳米尺寸和形态研究47-48
• 4.3.4 OPE-PBI的聚集研究48-49
• 4.3.5 OPE-PBI包覆后的纳米粒子细胞毒性测试49-50
• 4.3.6 OPE-PBI包覆后的纳米粒子双光子细胞成像的研究50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 基于双硫键的寡聚苯撑乙炔衍生物的合成、表征及巯基检测52-62
• 5.1 引言52
• 5.2 实验部分52-55
• 5.2.1 原料和试剂52-53
• 5.2.2 实验仪器和操作方法53
• 5.2.3 合成部分53-55
• 5.3 结果与讨论55-61
• 5.3.1 OPE-2S-PEG探针的光稳定性研究55-57
• 5.3.2 OPE-2S-PEG探针的巯基响应性研究57-58
• 5.3.3 OPE-2S-PEG探针对巯基选择性响应的研究58-59
• 5.3.4 OPE-2S-PEG探针细胞毒性测试59-60
• 5.3.5 OPE-2S-PEG探针对细胞内巯基物质的检测60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 第六章 总结与展望62-63
• 参考文献63-70
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文70-71
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利71-72
• 致谢72

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