基于金纳米棒和金纳米颗粒“玉米”结构组装体的光热治疗应用及对细胞凋亡酶-3的传感

发布时间：2017-08-13 08:15

  本文关键词：基于金纳米棒和金纳米颗粒“玉米”结构组装体的光热治疗应用及对细胞凋亡酶-3的传感

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【摘要】：近年来,纳米颗粒通过自组装技术快速发展,能够可控的将单个纳米颗粒组装成一维、二维或三维空间构象的新型复合材料,从而在纳米材料领域的研究中越来越受到关注。相对于单独的纳米颗粒而言,纳米颗粒组装体可表现出许多新颖或优异的性质,具有巨大的应用前景,特别是贵金属纳米颗粒组装体具有独特的等离子激元光学性质,在生物传感、成像和治疗等方面具有广阔的应用前景。金纳米棒(AuNRs)由于其独特的光学和光热特性等,受到了研究者们广泛的关注,到目前为止,已有许多关于AuNRs组装方面的报道,但是许多研究只是将AuNRs组装成一定的形状而没有实现将其进一步应用,并且关于AuNRs组装的研究大多仅局限于实现AuNRs单一形貌的组装。基于此,本文探讨了AuNRs和金纳米颗粒(AuNPs)的可控自组装方法,利用其组装体的性质,实现了对肿瘤细胞的光热治疗以及对细胞凋亡酶-3(Caspase-3)的传感。除此之外,还研究了对AuNRs进行表面修饰,探索在AuNRs上包覆介孔硅层之后再包覆一层pH响应的聚合物用于药物释放。主要内容如下:(1)探讨了AuNRs和AuNPs“玉米”结构组装体的构建。Au NRs采用晶种生长法合成,用11-巯基十一烷酸(MUDA)和链霉亲和素(streptavidin)合成一端带有巯基另一端带有streptavidin的小分子,利用Au-S的共价作用将现合成的小分子修饰在AuNRs表面以使其带上streptavidin。用一端含有巯基氨基酸另一端带有亲和素(biotin)的肽链通过Au-S键作用修饰在AuNPs表面以使其带上biotin,并用牛血清蛋白(BSA)封闭AuNPs上未被占用的位点以增加其稳定性和生物相容性。随后利用streptavidin和biotin的特异性反应可将修饰后的AuNRs和AuNPs进行组装。透射电子显微镜图(TEM)表征结果表明AuNRs和Au NPs组装成“玉米”状结构,并且形状比较均一,分散性好。紫外-可见吸收(UV-Vis)光谱图表明组装后AuNRs的长轴吸收峰发生了明显的红移,位于近红外区域。(2)利用AuNRs和AuNPs组装的“玉米”状组装体对肿瘤细胞进行光热治疗以及实现对Caspase-3的检测。组装后AuNRs表面经历了小分子和吐温20的置换,此组装体对细胞的毒性非常小,并且其在近红外区有很强的吸收,可将吸收的光能转化为热能使得温度升高进而杀伤肿瘤细胞,我们利用此组装体对HeLa细胞进行光热治疗,实验结果表明此组装体具有很好的光热治疗效果。此外,组装过程中所用肽链含有Caspase-3的活性DEVD序列,光热治疗引起肿瘤细胞凋亡而产生的Caspase-3会打断肽链使得AuNRs和AuNPs分离,致使组装体的UV-Vis光谱发生蓝移,因此可通过组装体紫外光谱的变化实现对Caspase-3的检测,进而对肿瘤治疗的过程实现监控。(3)利用晶种生长法合成AuNRs,通过调节硝酸银(AgNO3)用量和种子加入量合成较大长径比的AuNRs,再用过氧化氢(H2O2)氧化缩短的方法将其缩短成长径比较小的、形貌好、尺寸均一、分散性好的AuNRs。随后用传统的Stober法在AuNRs表面包覆一层介孔硅,并探索在介孔硅包覆的AuNRs(AuNRs@SiO2)上再包覆一层pH响应的聚合物用于药物可控释放。
【关键词】：金纳米棒 金纳米颗粒 自组装 光热治疗 传感
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R943;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 专用术语注释表10-11
• 第一章 绪论11-28
• 1.1 引言11
• 1.2 AuNRs的合成11-12
• 1.3 AuNRs的光学性质和生物应用简介12-13
• 1.4 纳米颗粒组装的意义13
• 1.5 分子介导的纳米颗粒组装13-18
• 1.5.1 DNA介导的纳米颗粒组装14-16
• 1.5.2 抗原-抗体反应介导的纳米颗粒组装16
• 1.5.3 生物素-亲和素系统介导的纳米颗粒组装16-17
• 1.5.4 有机小分子和聚合物介导的纳米颗粒组装17-18
• 1.6 分子介导纳米颗粒组装体的生物应用18-23
• 1.6.1 比色法生物传感18-19
• 1.6.2 SERS生物传感19-20
• 1.6.3 SPR生物传感器20-21
• 1.6.4 圆二色性生物传感21-22
• 1.6.5 光热治疗及生物成像22-23
• 1.7 光热治疗23-26
• 1.7.1 光热治疗简介23-24
• 1.7.2 光热治疗与纳米颗粒24-26
• 1.8 Caspase-326
• 1.9 本论文选题设计思路及创新点26-28
• 第二章 基于AuNRs和AuNPs“玉米”结构的可控自组装28-41
• 2.1 引言28-29
• 2.2 实验部分29-32
• 2.2.1 原料与试剂29
• 2.2.2 仪器与设备29-30
• 2.2.3 AuNRs的制备30
• 2.2.4 AuNPs的制备30-31
• 2.2.5 小分子的合成31
• 2.2.6 AuNRs的表面修饰31
• 2.2.7 AuNPs的表面修饰31
• 2.2.8 AuNRs和AuNPs表面修饰后进行组装31
• 2.2.9 AuNRs和组装体在ITO玻璃上的固定31-32
• 2.3 结果与讨论32-40
• 2.3.1 AuNRs的UV-Vis、TEM表征32-33
• 2.3.2 AuNPs的UV-Vis、TEM表征33-34
• 2.3.3 AuNPs表面修饰的紫外光谱表征34-35
• 2.3.4 组装体的UV-Vis、TEM表征35-39
• 2.3.5 AuNRs和组装体的暗场图39-40
• 2.4 本章小结40-41
• 第三章 基于纳米颗粒组装体对细胞凋亡酶-3 的传感以及光热治疗应用41-53
• 3.1 引言41-42
• 3.2 实验部分42-44
• 3.2.1 原料与试剂42
• 3.2.2 仪器与设备42
• 3.2.3 基于AuNRs和AuNPs“玉米”结构组装体对Caspase-3 的传感42-43
• 3.2.4 基于AuNRs和AuNPs“玉米”结构组装体的光热治疗应用43-44
• 3.3 结果与讨论44-52
• 3.3.1 组装体在溶液中对Caspase-3 的传感44-45
• 3.3.2 组装体光热性能表征45-46
• 3.3.3 组装体对HeLa细胞活性影响的表征46-47
• 3.3.4 组装体孵育细胞后的暗场图47-48
• 3.3.5 利用组装体对HeLa细胞进行光热治疗48-49
• 3.3.6 DOX对HeLa细胞活性的影响49-50
• 3.3.7 组装体进行光热治疗过程中对Caspase-3 的传感50-52
• 3.4 本章小结52-53
• 第四章 AuNRs的表面修饰53-63
• 4.1 引言53-54
• 4.2 实验部分54-56
• 4.2.1 原料与试剂54
• 4.2.2 仪器和设备54-55
• 4.2.3 AuNRs的制备55-56
• 4.2.4 AuNRs@SiO_2的制备56
• 4.2.5 在AuNRs@SiO_2上包覆一层pH响应的聚合物PVP56
• 4.3 结果与讨论56-62
• 4.3.1 AuNRs的UV-Vis光谱、TEM表征56-58
• 4.3.2 H_2O_2氧化缩短AuNRs的UV-Vis光谱、TEM表征58-60
• 4.3.3 AuNRs@SiO_2的UV-Vis光谱、TEM表征60
• 4.3.4 探索在AuNRs@SiO_2上包PVP后的UV-Vis光谱、TEM表征60-62
• 4.4 本章小结62-63
• 第五章 总结与展望63-65
• 5.1 总结63-64
• 5.2 展望64-65
• 参考文献65-71
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文71-72
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利72-73
• 附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目73-74
• 致谢74

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