荧光多孔硅纳米颗粒载体细胞学表征及其分子特异性摄取

发布时间：2017-06-06 23:07

  本文关键词：荧光多孔硅纳米颗粒载体细胞学表征及其分子特异性摄取，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：多孔硅纳米颗粒因其独特的荧光特性、高比表面积以及良好的生物相容性等，使其在细胞成像、肿瘤成像、生物传感、药物载体等领域具有巨大的应用价值。本文在制备具有良好稳定荧光性质的多孔硅纳米颗粒的基础上，结合通过微波加热对多孔硅纳米颗粒表面进行进一步的功能化修饰，系统开展了多孔硅纳米颗粒的荧光性质调谐、细胞内离子检测、体内血液稳定性的调控以及抗癌药物的载入和智能释放等领域的研究。本研究论文的主要内容如下： 1.首先我们通过电化学腐蚀和超声粉碎的方法制备了多孔硅纳米颗粒，并进一步发现在乙醇或二甲基亚砜体系下，利用微波加热的方法可以有效地提高多孔硅纳米颗粒的荧光效率。我们结合红外光谱和扫描电子显微镜等表征手段探讨了其荧光增强的机理，结果表明：微波可以诱导乙醇或二甲基亚砜对多孔硅纳米颗粒进行氧化刻蚀，导致多孔硅的纳米孔径增大，同时形成表面氧化态，多孔硅纳米颗粒的荧光最终得以增强。依据这一理论，我们成功制备了粒径约为60nm的具有强烈红色荧光的硅基量子点。 2.通过微波诱导硅氢烷基化反应，我们将十一烯酸修饰到多孔硅纳米颗粒表面上，有效提高了其在37℃磷酸缓冲溶液中的生理环境下的稳定性。同时发现Cu2+可以有效地引发这种羧基化多孔硅纳米颗粒的荧光淬灭，其淬灭强度和Cu2+浓度呈良好线性关系。利用这一特性，在羧基化多孔硅纳米颗粒被细胞内吞后，我们成功地检测了细胞内部Cu2+的μmol/L浓度。 3.我们同样通过微波诱导硅氢烷基化反应，将十二烯修饰到多孔硅纳米颗粒表面上。进一步通过疏水性分子间作用，我们再将牛血清白蛋白分子包裹到其表面，，这样可以有效改善了烷基化多孔硅纳米颗粒在水相中的分散性。同时由于吸附在纳米颗粒外面的牛血清白蛋白层还能抵御细胞非特异性摄取和阻碍纳米颗粒自身降解。 4.作为一种广谱性抗癌药物，阿霉素分子可以通过静电吸附有效地吸附到牛血清白蛋白大分子中。我们进一步通过疏水性分子间相互作用，将吸附阿霉素的牛血清白蛋白分子复合物包裹到烷基化多孔硅纳米颗粒表面，形成了阿霉素/多孔硅复合纳米颗。此外，阿霉素分子可以通过pH调控从阿霉素/多孔硅复合纳米颗粒中可控释放出来。这些阿霉素/多孔硅复合纳米颗粒在被细胞摄取后，可以有效的在溶酶体内释放出阿霉素分子，最终富集到细胞核内，从而提高了其杀死癌细胞的效率。
【关键词】：多孔硅 纳米颗粒 细胞内吞 离子检测 药物载体
【学位授予单位】：南京林业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R318.08;TB383.1
【目录】：

• 致谢3-4
• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第一章 文献综述8-16
• 1.1 硅基纳米材料8
• 1.2 多孔硅纳米材料8-13
• 1.2.1 多孔硅的发展史8-9
• 1.2.2 多孔硅的制备方法9-10
• 1.2.3 多孔硅纳米颗粒的制备以及功能化修饰10-11
• 1.2.4 多孔硅纳米材料在细胞生物学中的应用11-13
• 1.3 实验样品表征手段13-15
• 1.3.1 荧光分光光度计13-14
• 1.3.2 透射电子显微镜14
• 1.3.3 扫描电子显微镜14
• 1.3.4 傅里叶红外光谱仪14
• 1.3.5 X 射线光电子能谱14
• 1.3.6 激光共聚焦扫描显微镜14-15
• 1.4 选题依据和研究内容15-16
• 第二章 微波加热诱导多孔硅纳米颗粒的荧光增强16-22
• 2.1 试剂与仪器16-17
• 2.2 实验方法17-18
• 2.2.1 实验材料17
• 2.2.2 硅片的预处理17
• 2.2.3 制备多孔硅纳米颗粒17-18
• 2.3 结果和讨论18-21
• 2.3.1 微波加热时间和温度对多孔硅纳米颗粒荧光强度的影响18
• 2.3.2 溶剂效应对多孔硅纳米颗粒荧光强度的影响18-19
• 2.3.3 微波加热对多孔硅纳米颗粒化学成份影响19-20
• 2.3.4 微波加热对多孔硅纳米颗粒的微观结构影响20-21
• 2.3.5 多孔硅纳米颗粒的荧光量子产量研究21
• 2.4 结论21-22
• 第三章 羧基化荧光多孔硅纳米颗粒检测活细胞内二价铜离子22-29
• 3.1 试剂与仪器22-24
• 3.2 实验方法24
• 3.2.1 实验材料24
• 3.2.2 硅片的预处理及多孔硅材料的制备24
• 3.2.3 微波制备羧基化多孔硅纳米颗粒24
• 3.3 结果与讨论24-28
• 3.3.1 羧基化多孔硅纳米颗粒的表征24-25
• 3.3.2 羧基化多孔硅纳米颗粒荧光的稳定性研究25-26
• 3.3.3 基于羧基化多孔硅纳米颗粒的荧光淬灭检测溶液中的二价铜离子26-27
• 3.3.4 羧基化多孔硅纳米颗粒荧光探针检测活细胞内二价铜离子浓度27-28
• 3.4 结论28-29
• 第四章 疏水性荧光多孔硅纳米颗粒吸附牛血清白蛋白降低细胞非特异性摄取29-37
• 4.1 试剂与仪器29-30
• 4.2 实验方法30-31
• 4.2.1 实验材料30
• 4.2.2 硅片的预处理及多孔硅材料的制备30
• 4.2.3 制备烷基化多孔硅材料30
• 4.2.4 合成牛血清白蛋白包裹的多孔硅纳米颗粒30-31
• 4.2.5 细胞活力分析31
• 4.2.6 细胞非特异性摄取分析31
• 4.3 结果与讨论31-36
• 4.3.1 烷基化多孔硅纳米颗粒的设计、合成和表征31-34
• 4.3.2 牛血清白蛋白/烷基化多孔硅纳米颗粒非特异性细胞摄取34-36
• 4.4 结论36-37
• 第五章 牛血清白蛋白/荧光多孔硅纳米复合颗粒作为纳米载体导入外源药物分子进入细胞内部37-44
• 5.1 试剂与仪器37-38
• 5.2 实验方法38-39
• 5.2.1 实验材料38
• 5.2.2 硅片的预处理及孔硅材料的制备38
• 5.2.3 制备烷基化多孔硅纳米颗粒(D-PSiNPs)38
• 5.2.4 制备 DOX/BSA/D-PSiNPs 纳米复合材料38-39
• 5.2.5 DOX 释放的研究39
• 5.2.6 细胞相互作用的试验39
• 5.2.7 细胞毒性试验39
• 5.3 结果与讨论39-43
• 5.3.1 DOX/BSA/D-PSiNPs 复合纳米颗粒的制备和表征39-41
• 5.3.2 pH 调控 DOX/BSA/D-PSiNPs 复合纳米颗粒释放 DOX41
• 5.3.3 DOX/BSA/D-PSiNPs 复合纳米颗粒和细胞相互作用41-43
• 5.4 结论43-44
• 第六章 结论与展望44-46
• 6.1 主要结论44
• 6.2 今后主要的研究方向44-46
• 攻读学位期间发表的学术论文46-47
• 参考文献47-57

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