硫族银化合物量子点的简便合成及其生物学效应

发布时间：2017-09-20 13:09

  本文关键词：硫族银化合物量子点的简便合成及其生物学效应

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【摘要】：在过去十年里,随着纳米材料的快速发展,纳米量子点在肿瘤的诊断与治疗、蛋白质的标记与检测等生物医学领域中显示出越来越广阔的应用前景,引起科学家极大的研究兴趣。胶体硫族银化合物量子点由于其特殊的性质,例如高的光稳定性、高的胶体稳定性和低成本等,因此受到科学家的广泛关注。然而,在有机相中合成的硫族银化合物量子点通常是水不溶的,合成步骤复杂,反应条件苛刻,需要通过配体交换进行后处理。由于大多数生物医学应用发生在水相中,因此合成稳定的水溶性量子点是非常重要的。因此,发展一种温和简便的水相合成方法来制备水溶性的硫族银化合物量子点仍然面临着挑战。另一方面,纳米硫化物在太阳能电池、锂离子电池、光学、磁学材料等领域也有广泛的应用,在将其用于实际应用之前,需要先评估它们的环境健康安全危害,但是,目前有关这些纳米粒子对人类和环境安全危害的研究还比较少。在本文中我们选用牛血清白蛋白(BSA)为有机基质,在水相中用简便、可控的仿生合成方法来制备硫化银、硒化银和碲化银量子点,并且研究了其细胞毒性,以及其在细胞成像和蛋白检测方面的潜在应用性。同时,初步探究了细胞毒性的本质。本论文主要开展了以下几项工作:(1)BSA-Ag2S量子点的简便合成及其细胞毒性的研究,并对其细胞毒性的本质进行了初步探究。使用BSA为基质,通过简便水相合成法合成了BSA-Ag2S量子点,使用XRD、HRTEM、TG-DTA、FT-IR、Zeta potential、PL和CLSM等对样品进行了表征,结果表明合成了晶型为单斜结构、平均粒径约为9.40 nm、水溶性的Ag2S量子点。表面电势为-22.1 mV,说明在中性去离子水中Ag2S量子点是比较稳定的,并且可以观察到稳定的绿色荧光。进一步的研究表明样品具有细胞毒性,可以特异性地抑制HeLa人宫颈癌细胞、HepG2人肝癌细胞和A549人肺腺癌细胞的增殖,并且这种抑制作用具有浓度依赖性。样品抑制HeLa细胞、HepG2细胞和A549肺腺癌细胞增殖的半抑制浓度分别为3.92、4.57和16.10μg/mL。荧光标记实验和ICP-MS表征结果说明样品是通过细胞摄取起作用,并且,细胞摄取样品量的不同是导致样品对细胞抑制作用不同的原因之一。FCM表征结果说明样品通过诱导细胞坏死,从而抑制细胞增殖。(2)BSA-Ag2Se量子点的简便合成及其在细胞成像和蛋白检测方面潜在应用性的研究。使用BSA为基质,通过简便水相合成法合成了BSA-Ag2Se量子点,使用XRD、HRTEM、TG-DTA、Zeta potential、PL和CLSM等对样品进行了表征,结果表明合成了平均粒径约为4.04 nm、水溶性的正交相β-Ag2Se。表面电势为-30.3 mV,说明在中性去离子水中Ag2Se量子点具有好的稳定性。Ag2Se量子点的荧光发射峰分别位于485 nm和527 nm处,并且,将样品分散于中性去离子水中时可以观察到稳定的绿色荧光。细胞毒性实验和ICP-MS表征结果说明样品具有良好的生物相容性,并且可以被癌细胞特异性摄取。荧光标记实验结果表明Ag2Se量子点可以用作荧光探针,用于癌细胞特异性荧光成像。蛋白检测实验结果说明Ag2Se量子点可以粗略用于BSA和HSA V的定量检测。(3)BSA-Ag2Te量子点的简便合成及其细胞毒性的研究,并对其细胞毒性的本质进行了初步探究。使用BSA为基质,通过简便水相合成法合成了BSA-Ag2Te量子点,使用XRD、HRTEM、TG-DTA、FT-IR、Zeta potential、PL和CLSM等对样品进行了表征,结果表明合成了晶型为单斜结构、平均粒径约为5.30 nm、水溶性的Ag2Te量子点。表面电势为-18.4 mV,说明在中性去离子水中Ag2Te量子点是比较稳定的,并且可以观察到稳定的绿色荧光。进一步的研究表明样品具有细胞毒性,对HeLa人宫颈癌细胞的抑制作用比较大,而对V79-4中国仓鼠肺细胞和HepG2人肝癌细胞的抑制作用则比较小。荧光标记实验和ICP-MS表征结果说明样品是通过细胞摄取起作用,并且,导致样品对细胞抑制作用不同的原因之一是细胞摄取样品量的不同。
【关键词】：量子点 简便合成 水溶性 细胞毒性 荧光标记
【学位授予单位】：河南师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3;O611.4
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 绪论12-28
• 1.1 量子点的简介12
• 1.2 量子点的基本性质12-14
• 1.2.1 表面效应13
• 1.2.2 小尺寸效应13-14
• 1.2.3 量子尺寸效应14
• 1.3 量子点的光学性质14-17
• 1.3.1 斯托克斯位移15-16
• 1.3.2 光稳定性16
• 1.3.3 荧光寿命16-17
• 1.4 量子点的合成方法17-18
• 1.4.1 基于镉量子点的合成方法17
• 1.4.2 不含镉量子点的合成方法17-18
• 1.5 量子点的生物医学应用18-26
• 1.5.1 生物标记和生物成像18-19
• 1.5.2 基于量子点的生物条形码19-24
• 1.5.3 基于量子点的生物传感器24-26
• 1.5.4 药物释放和癌症治疗26
• 1.6 本论文的选题背景、研究内容和特点26-28
• 1.6.1 选题背景26-27
• 1.6.2 研究内容27
• 1.6.3 本论文的特点27-28
• 第二章 硫化银量子点的简便合成及其细胞生物学效应研究28-46
• 2.1 序言28-29
• 2.2 实验部分29-34
• 2.2.1 实验试剂29-30
• 2.2.2 实验仪器30
• 2.2.3 实验过程及样品表征30-34
• 2.3 结果与讨论34-45
• 2.3.1 X射线粉末衍射(XRD)表征分析34
• 2.3.2 高倍透射电镜(HRTEM)表征分析34-35
• 2.3.3 热重差热分析（TG-DTA）表征35-36
• 2.3.4 傅里叶变换红外光谱（FT-IR）表征分析36-37
• 2.3.5 Zeta potential表征分析37-38
• 2.3.6 紫外可见吸收光谱(UV-Vis)表征分析38-39
• 2.3.7 光致发光光谱(PL)和激光共聚焦显微镜(CLSM)表征分析39-40
• 2.3.8 时间分辨光谱表征分析40-41
• 2.3.9 荧光稳定性研究41
• 2.3.10 细胞毒性实验41-42
• 2.3.11 荧光标记实验42-43
• 2.3.12 电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)表征分析43-44
• 2.3.13 流式细胞术(FCM)表征分析44-45
• 2.4 本章小结45-46
• 第三章 硒化银量子点的简便合成及其生物学效应研究46-58
• 3.1 序言46-47
• 3.2 实验部分47-49
• 3.2.1 实验试剂47
• 3.2.2 实验仪器47-48
• 3.2.3 实验过程及样品表征48-49
• 3.3 结果与讨论49-56
• 3.3.1 X射线粉末衍射(XRD)表征分析49-50
• 3.3.2 高倍透射电镜(HRTEM)和热重差热分析(TG-DTA)表征50-51
• 3.3.3 Zeta potential表征分析51
• 3.3.4 光致发光光谱(PL)和激光共聚焦显微镜(CLSM)表征分析51-52
• 3.3.5 时间分辨光谱表征分析和荧光稳定性研究52-53
• 3.3.6 细胞毒性实验和电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)表征分析53-54
• 3.3.7 荧光标记实验54-55
• 3.3.8 蛋白检测实验55-56
• 3.4 本章小结56-58
• 第四章 碲化银量子点的简便合成及其细胞生物学效应研究58-70
• 4.1 序言58-59
• 4.2 实验部分59-61
• 4.2.1 实验试剂59
• 4.2.2 实验仪器59-60
• 4.2.3 实验过程及样品表征60-61
• 4.3 结果与讨论61-69
• 4.3.1 X射线粉末衍射(XRD)表征分析61-62
• 4.3.2 高倍透射电镜(HRTEM)表征分析62
• 4.3.3 热重差热分析(TG-DTA)和傅里叶变换红外光谱(FT-IR)表征62-64
• 4.3.4 Zeta potential表征分析64
• 4.3.5 光致发光光谱(PL)和激光共聚焦显微镜(CLSM)表征分析64-65
• 4.3.6 时间分辨光谱表征分析65-66
• 4.3.7 荧光稳定性研究66-67
• 4.3.8 细胞毒性实验67
• 4.3.9 荧光标记实验67-68
• 4.3.10 电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)表征分析68-69
• 4.4 本章小结69-70
• 第五章 结论与展望70-72
• 5.1 总结70-71
• 5.2 展望71-72
• 参考文献72-82
• 致谢82-84
• 攻读学位期间发表的学术论文目录84-86

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