基于荧光碳点的可视化聚电解质复合物纳米运载系统的制备研究

发布时间：2017-12-07 13:26

本文关键词：基于荧光碳点的可视化聚电解质复合物纳米运载系统的制备研究

【摘要】：碳点(carbon dots,CDs),又称荧光碳点,碳量子点,作为一种新型的荧光纳米材料,在生物光学成像中具有荧光性质稳定、发射波长可“调”、水溶性好、生物相容性好,生物毒性低等优越的性能,成为生物纳米领域最具前景的荧光标记物之一。近年来,随着纳米技术的发展,纳米制剂在食品药品领域当中已得到广泛的应用,而随着生物成像技术的成熟,具有可视化功能的纳米制剂的研究与开发更是成为此类研究的热点。据此,合成荧光性能优良的碳点并将其用于纳米制剂的可视化,具有重要研究意义。本文采用水热法合成新型荧光碳点,利用直接包覆法制备具有可视功能的荧光纳米颗粒,最后对其进行细胞毒性评价和细胞标记成像实验。主要研究内容和研究成果如下:1、以不同单糖为碳源水热反应制备荧光碳点,并对水热反应条件进行优化。结果表明,阿拉伯糖为最佳碳源,最佳水热反应条件为:温度200℃、时间7 h、pH值9、填充度60%、磷酸酪蛋白肽:阿拉伯糖为0.2%:0.32%(w/v),此条件下所得碳点量子产率为11.06%。制备的荧光碳点平均粒径为4.62 nm,紫外最大吸收波长281 nm,XRD峰值为21°,可在紫外灯下发出明亮的荧光,最大发射波长为414 nm,且荧光多元发射。所制备的碳点含有丰富的-COOH、-NH2和-OH等基团,性能优良,且对Cu2+和Fe3+有较强选择性识别作用。2、以聚乙烯亚胺(PEI)对碳点进行表面修饰。结果表明,在水浴条件下反应,修饰的最佳工艺条件为:时间4 h,温度70℃,20%PEI用量为6%(v/v)。修饰后碳点带有丰富的氨基,红外光谱表征显示在1 630 cm-1处出现了酰胺震动峰,1 427 cm-1附近出现C-N伸缩振动峰,并在1 346 cm-1和3 419 cm-1处出现-NH2的特征吸收峰,XRD图谱在17°出现了尖锐结晶峰,紫外最大吸收波长为214 nm,荧光最大激发波长为360 nm,最大发射波长为426 nm,量子产率达到30.14%。3、以壳聚糖为聚阳离子,选择对聚乙烯亚胺修饰的碳点(CDs-PEI)包覆缓释能力较强的阴离子多糖,通过电解质自组装制备聚电解质复合物纳米运载系统(CDs-PEI@PEC)。结果表明,卡拉胶为最优选择,聚电解质复合物纳米运载系统制备的最佳工艺为:聚电解质浓度为0.1%、壳聚糖:卡拉胶为10:11、pH值为5.0。此时,复合物粒径分布最为集中,平均粒径约为400 nm,且复合物的多分散系数PDI都在0.3以下。4、对该纳米运载系统的运载能力和理化性质进行研究,并对其进行表征和分析。结果表明,包覆碳点和运载姜黄素对系统的分散性和稳定性没有显著影响。经测定系统的平均粒径在400 nm左右,PDI值小于0.3,系统对姜黄素的包封率在60%~70%之间,姜黄素的溶解度可达50μg/mL以上,CDs-PEI和姜黄素主要通过分子间作用力被包埋于纳米复合物内。5、以小鼠巨噬细胞RAW 264.7对纳米运载系统进行细胞毒性评价和细胞标记与成像实验。结果表明,碳点CDs-PEI的浓度为0.75 mg/mL时,细胞活性为98.0%,CDs-PEI@PEC(CDs-PEI包覆量为300μg/mL)的浓度为1.50 mg/mL时,细胞活性为92.7%,CDs-PEI和CDs-PEI@PEC均表现出较低的细胞毒性。将运载系统应用于的细胞标记与成像,发现纳米运载系统发生了细胞内吞作用,从而使细胞吞噬部位呈现明亮的荧光。进一步分析表明,该可视化运载系统主要通过CDs-PEI激发发光。
【学位授予单位】：华南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71;TB383.1

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