非計(jì)量硒化銅材料的可控合成及其在生化分析和光熱治療中的應(yīng)用
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【摘要】:半導(dǎo)體材料以其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)受到科研工作者的極大關(guān)注,其中銅硫?qū)偌{米晶作為一類典型的p-型半導(dǎo)體材料,在電學(xué)、光學(xué)和熱學(xué)等領(lǐng)域都表現(xiàn)出優(yōu)越的性能,成為了近年來熱門的研究材料。這類半導(dǎo)體材料價格低廉,形貌多樣,具有良好的生物相容性和半導(dǎo)體特性,從而被廣泛應(yīng)用于生物傳感、催化、太陽能電池和生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。此外,由于銅硫?qū)偌{米晶可摻雜而在近紅外區(qū)表現(xiàn)出很強(qiáng)的局域表面等離子體共振(LSPR)性質(zhì),所以其特殊的光學(xué)性質(zhì)成為當(dāng)前研究的熱點(diǎn)。銅硫?qū)俨牧系腖SPR是由銅缺陷引起的自由載流子(空穴)產(chǎn)生的,不同于貴金屬納米材料(如Au、Ag等)中由自由電子所產(chǎn)生的LSPR。這類新型的等離子體共振材料,由于其突出的LSPR性質(zhì),能夠?qū)⒐饽苻D(zhuǎn)化為熱能,在近紅外區(qū)表現(xiàn)出良好的光熱轉(zhuǎn)換效率,從而在光熱治療(PTT)和光動力學(xué)治療(PDT)等微創(chuàng)腫瘤治療技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用。目前,大多數(shù)合成銅硫?qū)俨牧系姆椒ň哂谐杀据^高,耗時長,制備過程繁瑣等缺陷,這些方法合成的材料在水中的分散性較差,難以修飾,限制了其在生物醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用。因此,開發(fā)研究高效的制備方法并拓寬銅硫?qū)俨牧系膽?yīng)用范圍具有一定的實(shí)際意義和價值。本文圍繞上述的研究難點(diǎn),在前人研究的基礎(chǔ)上,以非計(jì)量銅硫?qū)俨牧系目煽睾铣杉捌湓谏镝t(yī)學(xué)上的應(yīng)用為目的,展開了如下的具體工作:(1)建立了一種表面活性劑輔助的溶劑熱法,可控合成了三元的Cu2-x Sy Se1-y合金材料。研究包含三個方面的內(nèi)容:1)通過溶劑熱法,首先成功合成了具有花狀結(jié)構(gòu)的Cu2-x Sy Se1-y,并對材料的合成、表征和性質(zhì)進(jìn)行了研究。2)分析了不同的反應(yīng)條件對Cu2-x Sy Se1-y合金材料粒徑大小和形貌的影響,并具體考察了Cu2-x Sy Se1-y的形貌演變歷程。3)由于合成的三元合金材料具有廣譜的吸收帶和較大的比表面積,將其與陽離子熒光染料羅丹明6G作用,構(gòu)建了“off-on”的檢測體系用于血清中巰基化合物的靈敏分析。(2)基于簡單的氧化還原反應(yīng),室溫條件下,在碳納米管表面原位合成了非計(jì)量的Cu2-x Se NPs,并對該納米組裝體進(jìn)行了一系列詳細(xì)表征。所合成的Cu2-x Se/CNTs具有良好的水分散性和特殊的光學(xué)性質(zhì),在近紅外區(qū)表現(xiàn)出較強(qiáng)的局域表面等離子體共振吸收,并且其LSPR性質(zhì)可以通過控制反應(yīng)條件而進(jìn)行調(diào)節(jié);贑u2-x Se/CNTs的LSPR性質(zhì),進(jìn)一步研究了該組裝體的光熱轉(zhuǎn)換效率和生物毒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,Cu2-x Se/CNTs的光熱轉(zhuǎn)換能力高于單一的Cu2-x Se NPs和CNTs,同時又具有良好的生物相容性。最后,在此基礎(chǔ)上,成功地將該復(fù)合材料應(yīng)用于體外癌細(xì)胞的光熱治療。與單一的Cu2-x Se NPs和CNTs相比,兩種不同類型納米材料的聯(lián)用顯著提高了光熱治療的效果。通過以上的實(shí)驗(yàn)研究,我們建立了一種表面活性劑輔助的溶劑熱法,可控合成了具有優(yōu)良理化性質(zhì)的三元Cu2-x Sy Se1-y微米花,并將其用于對生物小分子的分析檢測。在室溫條件下,基于簡單的氧化還原反應(yīng),在CNTs表面原位合成了Cu2-x Se NPs,通過對單一和復(fù)合材料光熱轉(zhuǎn)換能力的考察,發(fā)現(xiàn)Cu2-x Se/CNTs表現(xiàn)出更高的光熱性質(zhì),并嘗試了其在癌細(xì)胞光熱治療方面的應(yīng)用。
【關(guān)鍵詞】:非計(jì)量比的銅硫?qū)俨牧?/strong> 局域表面等離子體共振 巰基化合物 光熱治療
【學(xué)位授予單位】:西南大學(xué)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2016
【分類號】:TN304;R454
【目錄】:
- 摘要7-9
- Abstract9-11
- 縮寫符號對照表11-12
- 第1章 論文選題依據(jù)12-28
- 1.1 研究意義12-13
- 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展動態(tài)分析13-25
- 1.2.1 銅基硫?qū)偌{米材料的合成13-17
- 1.2.2 銅基硫?qū)偌{米材料的性質(zhì)17-20
- 1.2.3 銅基硫?qū)偌{米材料的應(yīng)用20-25
- 1.3 存在的主要問題25-26
- 1.4 本研究的出發(fā)點(diǎn)和擬解決的科學(xué)問題26
- 1.5 研究內(nèi)容及研究技術(shù)路線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巰基化合物分析中的應(yīng)用28-44
- 2.1 前言28-30
- 2.2 實(shí)驗(yàn)部分30-31
- 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器30
- 2.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑30
- 2.2.3 Cu_(2-x)SySe_(1-y)微米花的制備30-31
- 2.2.4 Cu_(2-x)SySe_(1-y)微米花用于巰基化合物的分析31
- 2.3 結(jié)果與討論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)形貌和大小的調(diào)控34-37
- 2.3.3 Cu_(2-x)SySe_(1-y)微米花的形成機(jī)理37-38
- 2.3.4 羅丹明 6G在“off-on”反應(yīng)體系中的熒光光譜圖38-39
- 2.3.5 反應(yīng)條件的優(yōu)化及標(biāo)準(zhǔn)曲線的測定39-40
- 2.3.6 反應(yīng)機(jī)理探討40-42
- 2.3.7 選擇性實(shí)驗(yàn)42
- 2.3.8 血清中巰基化合物的分析42-43
- 2.4 本章小結(jié)43-44
- 第3章 親水性Cu_(2-x)Se/CNTs復(fù)合材料的合成及其在光熱治療中的應(yīng)用44-60
- 3.1 前言44-45
- 3.2 實(shí)驗(yàn)部分45-48
- 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器45-46
- 3.2.2 實(shí)驗(yàn)試劑46
- 3.2.3 CNTs的酸化處理46
- 3.2.4 Cu_(2-x)Se/CNTs的制備46
- 3.2.5 Cu_(2-x)Se/CNTs的細(xì)胞毒性46-47
- 3.2.6 Cu_(2-x)Se/CNTs的光熱性能47
- 3.2.7 Cu_(2-x)Se/CNTs在體外的光熱效果47
- 3.2.8 Cu_(2-x)Se/CNTs用于光熱治療47
- 3.2.9 細(xì)胞的凋亡以及胞內(nèi)ROS的成像47-48
- 3.3 結(jié)果與討論48-59
- 3.3.1 Cu_(2-x)Se/CNTs復(fù)合材料的表征48-52
- 3.3.2 Cu_(2-x)Se/CNTs復(fù)合材料的光熱轉(zhuǎn)換性能52-54
- 3.3.3 癌細(xì)胞的光熱治療54-57
- 3.3.4 細(xì)胞的凋亡及胞內(nèi)的ROS成像57-59
- 3.4 本章小結(jié)59-60
- 第4章 全文總結(jié)與展望60-62
- 4.1 全文總結(jié)60
- 4.2 展望60-62
- 參考文獻(xiàn)62-71
- 碩士期間科研成果71-72
- 致謝72
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