非计量硒化铜材料的可控合成及其在生化分析和光热治疗中的应用

发布时间：2017-08-01 04:25

  本文关键词：非计量硒化铜材料的可控合成及其在生化分析和光热治疗中的应用

  更多相关文章： 非计量比的铜硫属材料 局域表面等离子体共振 巯基化合物 光热治疗

【摘要】：半导体材料以其独特的结构和性质受到科研工作者的极大关注,其中铜硫属纳米晶作为一类典型的p-型半导体材料,在电学、光学和热学等领域都表现出优越的性能,成为了近年来热门的研究材料。这类半导体材料价格低廉,形貌多样,具有良好的生物相容性和半导体特性,从而被广泛应用于生物传感、催化、太阳能电池和生物医学等领域。此外,由于铜硫属纳米晶可掺杂而在近红外区表现出很强的局域表面等离子体共振(LSPR)性质,所以其特殊的光学性质成为当前研究的热点。铜硫属材料的LSPR是由铜缺陷引起的自由载流子(空穴)产生的,不同于贵金属纳米材料(如Au、Ag等)中由自由电子所产生的LSPR。这类新型的等离子体共振材料,由于其突出的LSPR性质,能够将光能转化为热能,在近红外区表现出良好的光热转换效率,从而在光热治疗(PTT)和光动力学治疗(PDT)等微创肿瘤治疗技术中得到广泛应用。目前,大多数合成铜硫属材料的方法具有成本较高,耗时长,制备过程繁琐等缺陷,这些方法合成的材料在水中的分散性较差,难以修饰,限制了其在生物医学中的应用。因此,开发研究高效的制备方法并拓宽铜硫属材料的应用范围具有一定的实际意义和价值。本文围绕上述的研究难点,在前人研究的基础上,以非计量铜硫属材料的可控合成及其在生物医学上的应用为目的,展开了如下的具体工作:(1)建立了一种表面活性剂辅助的溶剂热法,可控合成了三元的Cu2-x Sy Se1-y合金材料。研究包含三个方面的内容:1)通过溶剂热法,首先成功合成了具有花状结构的Cu2-x Sy Se1-y,并对材料的合成、表征和性质进行了研究。2)分析了不同的反应条件对Cu2-x Sy Se1-y合金材料粒径大小和形貌的影响,并具体考察了Cu2-x Sy Se1-y的形貌演变历程。3)由于合成的三元合金材料具有广谱的吸收带和较大的比表面积,将其与阳离子荧光染料罗丹明6G作用,构建了“off-on”的检测体系用于血清中巯基化合物的灵敏分析。(2)基于简单的氧化还原反应,室温条件下,在碳纳米管表面原位合成了非计量的Cu2-x Se NPs,并对该纳米组装体进行了一系列详细表征。所合成的Cu2-x Se/CNTs具有良好的水分散性和特殊的光学性质,在近红外区表现出较强的局域表面等离子体共振吸收,并且其LSPR性质可以通过控制反应条件而进行调节。基于Cu2-x Se/CNTs的LSPR性质,进一步研究了该组装体的光热转换效率和生物毒性。实验结果表明,Cu2-x Se/CNTs的光热转换能力高于单一的Cu2-x Se NPs和CNTs,同时又具有良好的生物相容性。最后,在此基础上,成功地将该复合材料应用于体外癌细胞的光热治疗。与单一的Cu2-x Se NPs和CNTs相比,两种不同类型纳米材料的联用显著提高了光热治疗的效果。通过以上的实验研究,我们建立了一种表面活性剂辅助的溶剂热法,可控合成了具有优良理化性质的三元Cu2-x Sy Se1-y微米花,并将其用于对生物小分子的分析检测。在室温条件下,基于简单的氧化还原反应,在CNTs表面原位合成了Cu2-x Se NPs,通过对单一和复合材料光热转换能力的考察,发现Cu2-x Se/CNTs表现出更高的光热性质,并尝试了其在癌细胞光热治疗方面的应用。
【关键词】：非计量比的铜硫属材料 局域表面等离子体共振 巯基化合物 光热治疗
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TN304;R454
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-11
• 缩写符号对照表11-12
• 第1章 论文选题依据12-28
• 1.1 研究意义12-13
• 1.2 国内外研究现状及发展动态分析13-25
• 1.2.1 铜基硫属纳米材料的合成13-17
• 1.2.2 铜基硫属纳米材料的性质17-20
• 1.2.3 铜基硫属纳米材料的应用20-25
• 1.3 存在的主要问题25-26
• 1.4 本研究的出发点和拟解决的科学问题26
• 1.5 研究内容及研究技术路线26-27
• 1.6 研究的可行性分析27-28
• 第2章 三元Cu_(2-x)SySe_(1-y)微米花的可控合成及其在生物巯基化合物分析中的应用28-44
• 2.1 前言28-30
• 2.2 实验部分30-31
• 2.2.1 实验仪器30
• 2.2.2 实验试剂30
• 2.2.3 Cu_(2-x)SySe_(1-y)微米花的制备30-31
• 2.2.4 Cu_(2-x)SySe_(1-y)微米花用于巯基化合物的分析31
• 2.3 结果与讨论31-43
• 2.3.1 Cu_(2-x)SySe_(1-y)微米花的表征31-34
• 2.3.2 Cu_(2-x)SySe_(1-y)形貌和大小的调控34-37
• 2.3.3 Cu_(2-x)SySe_(1-y)微米花的形成机理37-38
• 2.3.4 罗丹明 6G在“off-on”反应体系中的荧光光谱图38-39
• 2.3.5 反应条件的优化及标准曲线的测定39-40
• 2.3.6 反应机理探讨40-42
• 2.3.7 选择性实验42
• 2.3.8 血清中巯基化合物的分析42-43
• 2.4 本章小结43-44
• 第3章 亲水性Cu_(2-x)Se/CNTs复合材料的合成及其在光热治疗中的应用44-60
• 3.1 前言44-45
• 3.2 实验部分45-48
• 3.2.1 实验仪器45-46
• 3.2.2 实验试剂46
• 3.2.3 CNTs的酸化处理46
• 3.2.4 Cu_(2-x)Se/CNTs的制备46
• 3.2.5 Cu_(2-x)Se/CNTs的细胞毒性46-47
• 3.2.6 Cu_(2-x)Se/CNTs的光热性能47
• 3.2.7 Cu_(2-x)Se/CNTs在体外的光热效果47
• 3.2.8 Cu_(2-x)Se/CNTs用于光热治疗47
• 3.2.9 细胞的凋亡以及胞内ROS的成像47-48
• 3.3 结果与讨论48-59
• 3.3.1 Cu_(2-x)Se/CNTs复合材料的表征48-52
• 3.3.2 Cu_(2-x)Se/CNTs复合材料的光热转换性能52-54
• 3.3.3 癌细胞的光热治疗54-57
• 3.3.4 细胞的凋亡及胞内的ROS成像57-59
• 3.4 本章小结59-60
• 第4章 全文总结与展望60-62
• 4.1 全文总结60
• 4.2 展望60-62
• 参考文献62-71
• 硕士期间科研成果71-72
• 致谢72

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本文编号：602502