功能化纳米颗粒的制备及其在细胞成像方面的应用

发布时间：2017-08-10 08:24

  本文关键词：功能化纳米颗粒的制备及其在细胞成像方面的应用

  更多相关文章： 牛血清白蛋白纳米颗粒 pH传感 比值测量 金纳米颗粒 活细胞成像

【摘要】：准确而深入地理解生物体内生命过程中的各类化学变化对一些重大疾病的早期诊断和治疗具有非常重要的作用。同样如此,细胞的pH值对生物体内许多化学反应也有着不可忽略的影响。胞内p H值不仅能够调节部分蛋白质的生物功能,也会影响一些胞内细胞器,如溶酶体和线粒体等的正常功能。正常哺乳动物细胞中,胞内pH值变化范围较广,如细胞内溶酶体的pH值约为4.7,而线粒体中pH值约为8.0。但是细胞中pH的微小异常,甚至是正负0.1-0.2个单位的pH值变化都很有可能导致某些细胞器结构的功能紊乱,最终导致生物体心肺和神经等方面的问题(例如癌症、中风和阿兹海默症等重大疾病)。因此,监测活细胞中pH值的变化就显得尤为重要。对实时、原位监测重要细胞活动过程来说,荧光纳米颗粒的胞内pH传感是一种简单易行的检测方法。血清白蛋白因其无毒及生物可降解等特性日益被大家所熟知,其中应用最广的是将血清白蛋白作为一种良好的抗癌药物载体。通过共价交联荧光染料Alexa 594到牛血清白蛋白纳米颗粒表面,我们合成了一种pH比率传感器。本文研究了这种pH响应牛血清白蛋白纳米颗粒(BNPs)的合成与表征,探讨了其在HeLa细胞中检测胞内pH分布的原位颗粒成像,并在最后一章补充说明了多肽修饰的金纳米颗粒(AuNPs)在活细胞中的细胞成像研究。具体研究内容如下:1.背景介绍。包括纳米颗粒载体的种类,荧光探针的响应原理,pH响应的方法,用于pH测量的荧光探针种类(绝对荧光强度测量和比率计测量),以及BNPs、Au NPs等功能化修饰后纳米颗粒在细胞成像方面的应用研究。2.通过去溶剂法制备牛血清白蛋白纳米颗粒,并分别使用物理包埋和化学交联的方法制备不同种类的染料-牛血清白蛋白纳米颗粒。运用荧光分光光度计、倒置荧光显微镜、透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)、和红外光谱仪(FT-IR)等研究了牛血清白蛋白纳米颗粒在水溶液中的荧光特性,并应用于灵敏的比率pH传感。结果表明,合成的牛血清白蛋白纳米颗粒在激发波长为495 nm、发射波长为535 nm处能发射出最强的荧光,并且荧光BNPs在pH=6.0-8.0之间变化时有明显的光学响应,说明BNPs是一种很好的pH传感材料。3.为了说明BNPs荧光探针在生物学样品测量方面的可行性,我们将其应用于HeLa细胞中的pH值检测,并进行了一系列的细胞成像实验。结果显示该探针能高效快速地测量HeLa细胞中的pH值。这对更好地理解胞内新陈代谢过程和重大疾病的早期诊断均提供了更深入的见解和必要的信息。4.最后我们合成了不同量TAT肽修饰的AuNPs,并探讨了其在HeLa细胞中的单颗粒运动行为。
【关键词】：牛血清白蛋白纳米颗粒 pH传感 比值测量 金纳米颗粒 活细胞成像
【学位授予单位】：湖南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-13
• 第一章 绪论13-26
• 1.1 引言13-14
• 1.2 活细胞成像显微镜14-16
• 1.2.1 常规光学显微镜14-15
• 1.2.2 常规荧光显微镜15
• 1.2.3 共聚焦显微镜15-16
• 1.2.4 高级荧光显微镜16
• 1.3 几种重要的纳米材料16-20
• 1.3.1 贵金属纳米颗粒16-17
• 1.3.2 量子点和聚合物纳米颗粒17-18
• 1.3.3 硅纳米材料和碳纳米材料18-19
• 1.3.4 上转换纳米材料19-20
• 1.3.5 多功能化纳米颗粒20
• 1.4 荧光探针20-23
• 1.4.1 荧光探针的基本概念和分类20-21
• 1.4.2 荧光探针的响应机理21-22
• 1.4.3 pH响应荧光探针22-23
• 1.5 优良载体白蛋白23-24
• 1.5.1 白蛋白简介及其应用23-24
• 1.6 论文选题24-26
• 1.6.1 选题背景24
• 1.6.2 选题策略24-26
• 第二章 牛血清白蛋白纳米颗粒的制备及其pH响应性研究26-34
• 2.1 引言26
• 2.2 实验部分26-29
• 2.2.1 仪器与试剂26-27
• 2.2.2 不同尺寸牛血清白蛋白纳米颗粒的合成27-28
• 2.2.3 不同pH值BNPs的制备28-29
• 2.2.4 新制备BNPs的表征29
• 2.3 结果与讨论29-33
• 2.3.1 红外光谱表征29-30
• 2.3.2 荧光光谱表征30-31
• 2.3.3 TEM、荧光显微镜及DLS表征31-32
• 2.3.4 单一BNPs对pH的响应应曲线及pH循环可可逆曲线32
• 2.3.5 BNPs在在两点间pH的快速速响应曲线线32-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 染料修饰的牛血清白蛋白纳米颗粒的制备及其pH响应性研究34-42
• 3.1 引言34
• 3.2 实验部分34-37
• 3.2.1 仪器与试剂34-35
• 3.2.2 染料修饰的BNPs的合成35
• 3.2.3 不同p H值的染料 -BNPs的制备35-36
• 3.2.4 荧光共振能量转移效率36
• 3.2.5 染料释放效率实验36
• 3.2.6 染料 -BNPs溶液的表征36-37
• 3.3 结果与讨论37-41
• 3.3.1 RBNCS-BNPs光谱表征37-39
• 3.3.2 Alexa 594-BNPs荧光光谱表征39-40
• 3.3.3 Ratio pH图40
• 3.3.4 染料释放效率图40-41
• 3.4 本章小结41-42
• 第四章 BNPs荧光探针在活细胞中的pH检测42-48
• 4.1 引言42
• 4.2 实验部分42-45
• 4.2.1 仪器与试剂42-43
• 4.2.2 细胞培养43-44
• 4.2.3 BNPs荧光探针在肿瘤细胞中的pH检测44-45
• 4.2.4 BNPs荧光探针在酸化后肿瘤细胞中的pH检测45
• 4.3 结果与讨论45-47
• 4.3.1 BNPs荧光探针在肿瘤细胞中的共聚焦显微镜成像45-46
• 4.3.2 BNPs荧光探针在酸化后细胞中的共聚焦显微镜成像46-47
• 4.4 本章小结47-48
• 第五章 不同量多肽修饰AuNPs在活细胞中的显微成像48-55
• 5.1 引言48-49
• 5.2 实验部分49-50
• 5.2.1 仪器与试剂49
• 5.2.2 AuNPs表面的不同量TAT肽修饰（TGNPs）49
• 5.2.3 修饰后AuNPs在活细胞中的生物成像49-50
• 5.3 结果与讨论50-53
• 5.3.1 60nm AuNPs的紫外及粒径表征50
• 5.3.2 TGNPs的Zeta电位表征50-51
• 5.3.3 TGNPs在活细胞中的生物成像51
• 5.3.4 单颗粒运动轨迹提取51-53
• 5.4 本章小结53-55
• 结语55-56
• 参考文献56-66
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况66-67
• 致谢67

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本文编号：649705