石墨烯量子点的功能化修饰及其在生物成像和药物传输中的应用

发布时间：2017-08-07 12:26

  本文关键词：石墨烯量子点的功能化修饰及其在生物成像和药物传输中的应用

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【摘要】：作为石墨烯家族的最新一员,石墨烯量子点(GQDs)除了具有石墨烯的优异性能,还因量子限制效应和边界效应而展现出一系列新的特性,因此引起了化学、物理和生物等各领域科学家的广泛研究。由于GQDs大的比表面积和表面丰富的官能团,GQDs可以作为载体,在GQDs表面修饰具有特定功能的配体或者负载抗癌药物,从而得到功能化修饰的GQDs,应用于生物医学诊断治疗领域。本论文主要以碳纤维为碳源,采用简单的化学切割法制备出性能优良的GQDs,随后对其稳定性及荧光性质进行了探究。接着将GQDs功能化,使其具有多模式的生物成像和药物传输功能。全文共分为四章。第一章综述了GQDs的制备方法、性质和应用,并提出了本论文的研究设想。第二章我们制备和表征了DOX/GQDs-Gd多功能纳米材料,并考察了其体外治疗效果以及荧光/核磁双模式成像功能。实验采用化学切割法合成的GQDs,尺寸均匀,具有良好的分散性和生物相容性,而且可以长时间稳定分散在生理溶液中,荧光性质稳定几乎不受pH、NaCl浓度和光照时间的影响。所得GQDs-Gd依旧具有较好的稳定性、生物相容性和较低的生物毒性,且在溶液和细胞水平均表现出较好的荧光、核磁成像效果,同时也是一种较好的药物传输载体,在体外具有良好的治疗效果。因此,DOX/GQDs-Gd纳米材料集荧光、磁共振成像(MRI)和化疗于一体,为癌症的治疗和诊断提供了一个新的平台。第三章我们制备和表征了GQDs-PEG-TAT多功能纳米材料,在体外评价其生物安全性,然后负载抗癌药物盐酸阿霉素(DOX)研究体外靶向治疗效果。通过升高反应温度制得尺寸更小的GQDs,具有良好的形貌和清晰可见的晶格结构。接着在GQDs上相继修饰双氨基聚乙二醇(NH2-PEG-NH2)、TAT多肽和DOX。用蛋白质凝胶电泳实验证明TAT多肽通过共价作用成功偶联到GQDs-PEG-NH2纳米材料上。采用MTT法测试其体外细胞毒性,发现该材料的毒性较小。我们用激光扫描共聚焦显微镜观察到GQDs-PEG-TAT可以靶向到He La细胞的细胞核,细胞治疗实验中也有较明显的靶向效果。结果表明,DOX/GQDs-PEG-TAT有望成为新型靶向多功能纳米材料。第四章对本论文得到的实验数据和结果进行了总结,最后对GQDs面临的问题及以GQDs为载体的纳米材料在生物方面的应用进行了展望。
【关键词】：石墨烯量子点 荧光成像 磁共振成像 药物传输
【学位授予单位】：上海师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O613.71;TQ460.1
【目录】：

• 中文摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-30
• 1.1 引言10
• 1.2 石墨烯量子点的制备10-18
• 1.2.1 自上而下法11-15
• 1.2.2 自下而上法15-18
• 1.3 石墨烯量子点的性质18-21
• 1.3.1 光学性质18-21
• 1.3.2 细胞毒性21
• 1.3.3 其他物理性质21
• 1.4 石墨烯量子点的应用21-24
• 1.4.1 生物成像21-22
• 1.4.2 药物载体22-23
• 1.4.3 电化学传感器23
• 1.4.4 光电器件23-24
• 1.4.5 催化氧化还原24
• 1.5 本论文的研究设想24-25
• 参考文献25-30
• 第二章 石墨烯量子点的制备及其在荧光、MR成像和药物传输中的应用30-55
• 2.1 引言30-32
• 2.2 实验部分32-35
• 2.2.1 实验试剂与仪器32
• 2.2.2 纳米材料制备32-33
• 2.2.3 载药实验33
• 2.2.4 溶液MRI实验33
• 2.2.5 细胞培养33
• 2.2.6 细胞毒性实验33-34
• 2.2.7 细胞磁共振成像实验34
• 2.2.8 细胞荧光成像实验34
• 2.2.9 细胞治疗实验34-35
• 2.2.10 台盼蓝实验35
• 2.3 结果与讨论35-49
• 2.3.1 石墨烯量子点的制备与表征35-39
• 2.3.2 石墨烯量子点的稳定性39-40
• 2.3.3 pH对石墨烯量子点荧光性能的影响40-41
• 2.3.4 NaCl浓度对石墨烯量子点荧光性能的影响41-42
• 2.3.5 光照时间对石墨烯量子点荧光性能的影响42
• 2.3.6 石墨烯量子点的细胞毒性实验42-43
• 2.3.7 GQDs-Gd的制备及表征43-44
• 2.3.8 GQDs-Gd的载药实验44-45
• 2.3.9 GQDs-Gd的溶液MRI45-46
• 2.3.10 GQDs-Gd的细胞毒性实验46
• 2.3.11 GQDs-Gd在细胞中的磁共振成像46-47
• 2.3.12 GQDs-Gd在细胞中的荧光成像47-48
• 2.3.13 细胞治疗实验48
• 2.3.14 细胞台盼蓝实验48-49
• 2.4 本章小结49-51
• 参考文献51-55
• 第三章 GQDs-PEG-TAT的制备及其在靶向药物传输中的应用55-70
• 3.1 引言55-56
• 3.2 实验部分56-59
• 3.2.1 实验试剂与仪器56
• 3.2.2 纳米材料的合成56-57
• 3.2.3 蛋白凝胶电泳实验57
• 3.2.4 载药实验57
• 3.2.5 细胞培养57
• 3.2.6 细胞毒性实验57-58
• 3.2.7 细胞荧光成像检测材料靶向效果58
• 3.2.8 细胞水平靶向治疗实验58-59
• 3.3 结果与讨论59-67
• 3.3.1 石墨烯量子点的制备与表征59-61
• 3.3.2 石墨烯量子点多功能修饰后的表征61-64
• 3.3.3 GQDs-PEG-NH2、GQDs-PEG-TAT的细胞毒性实验64
• 3.3.4 GQDs-PEG-NH2、GQDs-PEG-TAT的载药实验64-65
• 3.3.5 细胞靶向治疗实验65-66
• 3.3.6 细胞核靶向激光共聚焦实验66-67
• 3.4 本章小结67-68
• 参考文献68-70
• 第四章 全文总结70-72
• 攻读硕士学位期间的研究成果72-73
• 致谢73

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