Janus納米材料是指在物質(zhì)組成、形貌、表面化學性質(zhì)上具有不對稱結(jié)構(gòu)的納米材料,相對于其他納米材料而言,其具有結(jié)構(gòu)的不對稱,表面極易被修飾,可進行自組裝形成更復雜的復合納米粒子等優(yōu)點,從而使得Janus粒子性能更優(yōu)越,應(yīng)用前景更廣闊,并成為科研界的研究熱點。金作為貴金屬,因表面獨特的光學效應(yīng)、尺寸效應(yīng)、高比表面積、表面等離子體效應(yīng)等特性,進而使得其在生物和催化等領(lǐng)域有著及其重要的應(yīng)用。為此,將Au沉積在各種基材上,形成以納米金為基礎(chǔ)的新型Janus材料,使復合納米材料擁有納米金和Janus材料的功能與特點,并廣泛應(yīng)用在生物和光催化領(lǐng)域,將是十分有意義的事情�；谏鲜霰尘�,本論文選擇以納米碳球(CNSs)、納米介孔二氧化硅(SiNPs)為基材,通過吸附-還原法將Au沉積其表面,形成具有Janus結(jié)構(gòu)的復合納米材料,借助于MCF-7細胞、患有乳腺癌的小鼠模型分別探討了其在生物方面的相關(guān)應(yīng)用。此外,以納米二氧化鈦(TiNPs)為基材,制備Janus Au-TiO_2結(jié)構(gòu)的復合材料,借助于羅丹明B研究了其光催化性能。為此,開展以下研究:1.基于CNSs表面Janus PG/CNSs的制備及其在光熱治療中的應(yīng)用研究在本章節(jié)中,通過簡單的吸附-還原法,在CNSs表面沉積納米Au制備Janus PG/CNSs粒子,這在以往Janus結(jié)構(gòu)材料的合成方法中并不常見。在這一結(jié)構(gòu)中CNSs及其表面上Au可同時吸收近紅外光,使NIR吸收系數(shù)增加,熱穩(wěn)定性和光熱轉(zhuǎn)換效率更高。其可作為用于癌癥熱療的理想材料,這也是試圖設(shè)計并構(gòu)建這種具有Janus結(jié)構(gòu)新型光熱劑的原因。同時,Au原子的形成是熱力學驅(qū)動下的自發(fā)過程,摒棄了傳統(tǒng)Au納米顆粒制備的繁瑣操作。實驗主要考察了PG/CNSs對癌癥的光熱治療效果,結(jié)果顯示:與常見的Au NRs相比,PG/CNSs在近紅外區(qū)域(850 nm處)有較強的吸收峰,并且在近紅外激光器的照射下,具有更高的光熱轉(zhuǎn)換效率。通過相關(guān)生物實驗,發(fā)現(xiàn)與PG/CNSs共孵育的細胞,經(jīng)近紅外激光照射僅2 min,MCF-7細胞大面積的死亡。此外,通過MTT實驗,發(fā)現(xiàn)PG/CNSs對細胞幾乎沒有毒性。2.基于SiO_2表面PAFS-YMSNs的合成及其在熒光成像和癌癥治療方面的應(yīng)用研究借鑒上一章節(jié)Janus材料的制備方法,本章節(jié)主要是構(gòu)建一種新型具有中空介孔結(jié)構(gòu)的二氧化硅納米粒子(YMSNs)——PAFS-YMSNs。其是將熒光摻雜的SiO_2納米粒子和Au封裝在介孔SiO_2內(nèi),形成蛋黃-殼結(jié)構(gòu)。對于該材料,從蛋黃-殼結(jié)構(gòu)的形成來說,不同于已報道的合成方法,內(nèi)部SiO_2層FITC的摻雜和表面PEI的修飾,對其有一定保護作用,在進行堿性刻蝕只對外部SiO_2起作用,內(nèi)層SiO_2完好無損,防止了FITC的泄露;就材料的功能上考慮,其集熒光成像,光熱療法(PTT)和藥物傳遞功能于一體,實現(xiàn)了材料功能的多元化,拓寬了其在生物方面的應(yīng)用范圍。實驗對材料進行了一系列的表征,還考察了材料在不同pH和光照條件下藥物釋放能力,通過MCF-7細胞和患有乳腺癌小鼠模型,分析了其體內(nèi)及體外光熱治療效果和熒光成像情況。探究結(jié)果表明:合成的PAFS-YMSNs粒子大小為200 nm,殼厚度為5 nm,內(nèi)層納米SiO_2大小為150 nm,表面沉積納米Au大小為30-50 nm。PAFS-YMSNs表面積高達875 m~2g~(-1),孔徑約為2.2和4 nm,這使其具有較高的DOX負載率;MCF-7細胞MTT實驗表明PAFS-YMSNs對細胞幾乎沒有毒性,同時具有良好的生物相容性。PAFS-YMSNs在近紅外區(qū)域有近紅外吸收(720 nm處),由細胞體外及小鼠體內(nèi)光熱治療和熒光成像實驗,發(fā)現(xiàn)PAFS-YMSNs具有較好的光熱效應(yīng),可用于癌癥的光熱診療。同時,FITC的存在,可以對腫瘤在體內(nèi)的位置進行追蹤,便于癌癥的診斷。3.基于TiO_2表面Janus Au-TiO_2的制備及其光催化性能的評價基于前兩章Janus材料的合成,為拓寬Janus納米材料在催化領(lǐng)域的應(yīng)用,在本章我們以TiO_2為基材,設(shè)計了一種新型可用于光降解有機污染物的復合納米材料——Janus Au-TiO_2。通過一系列方法對其進行表征,并利用羅丹明B,考察了Janus Au-TiO_2光催化性能。實驗結(jié)果顯示:通過吸附-還原法制備Janus Au-TiO_2,粒徑大小約為120 nm,Au補丁大小在20-50 nm不等。其水溶液分散性良好,經(jīng)過焙燒后,呈松散顆粒狀,材料中的TiO_2粉末呈現(xiàn)銳鈦礦相。光降解羅丹明B能力強弱順序為:Janus Au-TiO_2(紫外光)Janus Au-TiO_2(可見光)TiNPs(紫外光);其降解速率為:8.76×10~-88 mol/L·min,1.17×10~-77 mol/L·min,2.04×10~-66 mol/L·min。
【學位單位】：東南大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TB383.1
【部分圖文】：

東南大學碩士學位論文應(yīng)用在癌癥的光熱治療方面；對納米金進行表面修飾之后，對細胞有特異能。此外，介孔納米二氧化硅球因有孔道，可進行抗癌藥物如鹽酸阿霉素用于癌癥的治療；納米二氧化鈦本身具有光催化效果，和納米金進行復合金的協(xié)同作用下，其光催化性能有所提高。基于此，Janus 復合納米材料成料中的翹楚。anus 材料的制備方法般而言，從形貌上可將Janus 納米粒子分為以下幾類，如圖1-1 所示，如球，盤狀，雪人狀，啞鈴型，囊泡等[11-17]。其中最常見的是球形Janus 粒子（另外，圓柱狀（一維）和盤狀（二維）Janus 納米粒子也較常見[18]。從物質(zhì)其主要分為：有機物、無機物和無機/有機復合物。

2發(fā)生反應(yīng)，生成膠體 AgI，并在 Silica 外殼逐漸積累，最終與 Silica 形成類似雪人狀的Silica/AgIJanus 納米粒子。其過程及最終的結(jié)構(gòu)如圖1-2 所示：圖1-2 雪人狀Silica/AgIJanus 納米粒子形成過程TEM 圖Gu[20]等人通過無機粒子相分離法制備出同時具有磁性和光電性能的 CdS/FePt

圖1-3CdS/FePtJanus 粒子形成示意圖tzke 等[21]利用乳液分離法合成了聚苯乙烯（PS）/聚碳酸亞米粒子。他們向含有十二烷基磺酸鈉的水溶液中加入PS 與別通過超聲乳化、發(fā)溶劑、離心以及沉淀后得到PS/PPC 共方法相對無機粒子相分離法較復雜。同時，在相分離方法/無機物體系的也是常用的方法[22,23]。方法簡單，不僅產(chǎn)率高，而且產(chǎn)量大，為工業(yè)化大批量生所用Janus 粒子前驅(qū)體粒徑選擇上較為嚴格，一般粒徑要求圍較窄。據(jù)報道，在目前用相分離法合成的Janus 粒子大多數(shù)鈴型，鮮有是規(guī)則球形。g 乳液法乳液法中乳液主要指固體粒子的乳液，一般也將其稱為 Pickering 乳液作為模板，將其分散在油水界面，一部分與水相接觸，運用物理或者化學方法對其表面進行改性，從而得
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本文編號：2885646