本文關(guān)鍵詞：多功能熒光納米顆粒的設(shè)計(jì)合成與生物應(yīng)用研究

  更多相關(guān)文章： 納米顆粒 熒光 多功能 雜化 點(diǎn)擊化學(xué) 熒光共振能量轉(zhuǎn)移 生物應(yīng)用

【摘要】：納米材料由于尺寸小而具有納米效應(yīng),使得材料自身在物理、化學(xué)性能方面較塊狀材料都有顯著的提高。其中,納米顆粒的結(jié)構(gòu)組成多樣性使其在實(shí)際應(yīng)用中具有優(yōu)異的可設(shè)計(jì)性。而熒光技術(shù)具有靈敏性好、選擇性強(qiáng)、方便、多樣化等優(yōu)勢,近年來已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域。熒光納米材料是熒光技術(shù)與納米技術(shù)的結(jié)合,由于其優(yōu)異的光學(xué)性能、高靈敏度及快速響應(yīng)等優(yōu)勢,越來越受到人們的重視,并被廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)等諸多方面(尤其是生物醫(yī)藥領(lǐng)域),令其在該方面具有重要的學(xué)術(shù)價(jià)值以及廣闊的應(yīng)用開發(fā)前景。本文成功地合成了一系列多功能的熒光納米顆粒,并對(duì)它們在相關(guān)生物領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了較為詳細(xì)的研究。具體內(nèi)容如下：1.利用無水反相微乳液聚合方法,使用液態(tài)親水單體N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)成功制備了尺寸2.6 nm的PDMAA納米微凝膠,并對(duì)其組成及形貌進(jìn)行了表征。利用反相微乳液體系的特點(diǎn),通過體系水含量的調(diào)節(jié),制備了一系列10 nm以下不同尺寸的PDMAA納米微凝膠,實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)物納米顆粒尺寸的可控。在上述體系中,我們首次發(fā)現(xiàn)并研究了關(guān)于該“無水反相微乳液”聚合體系白沉淀現(xiàn)象。通過電鏡表征了聚合物納米顆粒通過自組裝方式形成的聚集體形貌,并模擬了其析出方式。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)并實(shí)施了表面活性劑AOT的循環(huán)利用實(shí)驗(yàn)。并使用上述自沉淀方式得到的PDMAA聚合物納米微凝膠作為納米反應(yīng)器,用于絡(luò)合有機(jī)金屬,并對(duì)其結(jié)構(gòu)組成進(jìn)行了表征。同時(shí)利用反相微乳液體系的特點(diǎn),在聚合過程中引入熒光染料分子,從而得到具有熒光性能的超細(xì)聚合物納米顆粒。2.在反相微乳液體系制備PDMAA納米凝膠粒子的基礎(chǔ)上引入Ag+,通過紫外光照的方式,成功使用模板法和原位還原法制備聚合物／銀雜化納米顆粒。其中模板法以PDMAA中N-Ag的特異性結(jié)合吸附Ag+,制備的雜化銀納米顆粒具有良好的熒光性能,其形貌尺寸與模板聚合物納米顆�；疽恢�,可通過改變模板聚合物粒子尺寸對(duì)產(chǎn)物雜化銀納米顆粒形貌的調(diào)控。而原位還原法利用反相微乳液膠束的特點(diǎn),有效避免了模板法中游離Ag+的影響,制備了單分散性更好的聚合物/銀雜化納米顆粒,并可通過調(diào)節(jié)體系A(chǔ)gNO3水溶液含量實(shí)現(xiàn)對(duì)粒子尺寸的調(diào)控。對(duì)上述兩種方法合成的雜化銀納米顆粒進(jìn)行了抗菌性能的表征,以大腸桿菌為目標(biāo)模型菌,采用傳統(tǒng)平板菌落計(jì)數(shù)法,結(jié)果表明兩種雜化銀納米顆粒均有效抑制了大腸桿菌的生長,表現(xiàn)出優(yōu)異的抗菌性能。3.以高溫?zé)嶙⑷敕ㄖ苽淞顺叽缇�、分散性好的油溶性CdSe量子點(diǎn)。通過控制體系的反應(yīng)時(shí)間得到一系列不同尺寸的CdSe量子點(diǎn),上述材料在相同激發(fā)波長下可發(fā)射出不同波長的熒光,隨著粒子尺寸的增長,熒光峰呈逐漸紅移趨勢。以CdSe為內(nèi)核,分別采用熱注入有機(jī)金屬法和采用連續(xù)離子層吸附反應(yīng)(SILAR)法在表面包覆鈍化層,分別制備了CdSe@ZnSe與CdSe@CdS核殼型量子點(diǎn)。采用反相微乳液法制備QD@SiO2納米顆粒,研究了Triton X-100以及Igepal CO520體系中各組分條件對(duì)產(chǎn)物形貌的影響。最終通過Igepal CO520/正丁醇體系制備出形貌規(guī)整、尺寸均一、分散性好的QD@SiO2核殼結(jié)構(gòu)納米顆粒。通過硅烷偶聯(lián)劑使得QD@SiO2表面帶上巰基,使之與原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)法制備的熒光線性聚合物末端的溴原子發(fā)生點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng),進(jìn)而制備雙熒光復(fù)合量子點(diǎn)納米材料。4.在高溫?zé)峤夥ㄖ苽浯判粤Ｗ拥幕A(chǔ)之上,對(duì)實(shí)驗(yàn)配方進(jìn)行改良,使用油胺代替昂貴的二元醇還原劑,成功制備了尺寸均一、分散性好、形貌規(guī)整的CoFe2O4納米顆粒。同時(shí)研究了體系內(nèi)反應(yīng)條件參數(shù)(反應(yīng)溫度、溶劑種類、金屬前軀體用量、還原劑/溶劑體積比等)對(duì)反應(yīng)體系的影響,實(shí)現(xiàn)了對(duì)產(chǎn)物CoFe2O4粒子尺寸及形貌的調(diào)控。以反相微乳液法制備了表面含有螯爪性雙羧基的CoFe2O4納米顆粒,螯合Cu2+后可對(duì)牛血紅蛋白(BHb)進(jìn)行特異性吸附,由于其尺寸小表面修飾材料簡單,其飽和吸附率遠(yuǎn)大于文獻(xiàn)報(bào)道值,可用作高效蛋白分離工具。此外,我們通過多巴胺對(duì)CoFe2O4粒子進(jìn)行改性后,以可逆性非共價(jià)結(jié)合方式吸附單層人血清白蛋白(HSA),然后以相同方式吸附合成的花酰亞胺水溶性小分子,成功制備了具有熒光磁性雙功能的CoFe2O4@dopamine@HSA@PDI納米顆粒。生物實(shí)驗(yàn)證明上述合成顆�？蛇M(jìn)入細(xì)胞進(jìn)行細(xì)胞成像,在生物醫(yī)藥領(lǐng)域有良好應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：納米顆粒 熒光 多功能 雜化 點(diǎn)擊化學(xué) 熒光共振能量轉(zhuǎn)移 生物應(yīng)用
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TB383.1
【目錄】：

• 摘要5-8
• ABSTRACT8-22
• 符號(hào)說明22-23
• 第一章 緒論23-49
• 1.1 前言23-24
• 1.2 有機(jī)熒光納米材料24-36
• 1.2.1 碳熒光納米材料24
• 1.2.2 熒光單一大分子24-28
• 1.2.2.1 內(nèi)嵌發(fā)色團(tuán)的單一大分子24-27
• 1.2.2.2 自發(fā)熒光大分子27-28
• 1.2.3 熒光聚合物納米顆粒28-31
• 1.2.4 熒光超分子納米組裝材料31-36
• 1.3 無機(jī)熒光納米材料36-42
• 1.3.1 量子點(diǎn)36-38
• 1.3.2 熒光金屬納米粒簇38-40
• 1.3.3 無機(jī)核殼結(jié)構(gòu)熒光納米顆粒40-42
• 1.4 有機(jī)/無機(jī)雜化熒光納米結(jié)構(gòu)42-46
• 1.4.1 無機(jī)@有機(jī)雜化熒光納米結(jié)構(gòu)43-45
• 1.4.2 有機(jī)@無機(jī)雜化熒光納米結(jié)構(gòu)45-46
• 1.5 本論文的設(shè)計(jì)思想與主要內(nèi)容46-49
• 第二章 聚合物凝膠納米顆粒49-77
• 2.1 引言49-50
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分50-52
• 2.2.1 原料和試劑50
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法50-51
• 2.2.2.1 無水反相微乳液聚合50-51
• 2.2.2.2 含水反相微乳液聚合51
• 2.2.2.3 納米微反應(yīng)器絡(luò)合有機(jī)金屬鈦51
• 2.2.3 測試和表征51-52
• 2.2.3.1 FT-IR分析51
• 2.2.3.2 高分辨透射電鏡觀測及能譜表征51-52
• 2.2.3.3 激光粒度儀測量(DLS)52
• 2.2.3.4 掃描能譜(SEM/EDS)52
• 2.2.3.5 X光衍射儀(XRD)52
• 2.2.3.6 X射線光電子能譜(XPS)52
• 2.2.3.7 熒光分光光度計(jì)52
• 2.3 結(jié)果與討論52-75
• 2.3.1 無水反相微乳液體系53-55
• 2.3.2 聚合物粒子的表征55-58
• 2.3.2.1 聚合物粒子的紅外表征55-56
• 2.3.2.2 聚合物粒子的元素分析表征56-57
• 2.3.2.3 聚合物粒子的形貌表征57-58
• 2.3.3 聚合物粒子的尺寸調(diào)控58-61
• 2.3.3.1 體系水含量對(duì)自沉淀現(xiàn)象的影響59-60
• 2.3.3.2 體系水含量對(duì)產(chǎn)物粒徑的影響60-61
• 2.3.4 微乳液自沉淀現(xiàn)象及其研究61-64
• 2.3.5 表面活性劑的循環(huán)利用64-67
• 2.3.6 聚合物微凝膠做納米微反應(yīng)器67-73
• 2.3.6.1 雜化鈦納米顆粒的表征68-71
• 2.3.6.2 納米微反應(yīng)器的作用機(jī)理及體系影響因素研究71-73
• 2.3.7 聚合物納米顆粒裝載熒光染料分子的可行性探討73-75
• 2.4 本章小結(jié)75-77
• 第三章 聚合物/銀雜化納米顆粒的合成與應(yīng)用77-97
• 3.1 引言77-78
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分78-80
• 3.2.1 原料和試劑78
• 3.2.2 聚合物/銀雜化納米顆粒的制備及抗菌操作辦法78-80
• 3.2.2.1 模板法制備銀雜化納米顆粒78-79
• 3.2.2.2 原位還原法制備銀雜化納米顆粒79
• 3.2.2.3 聚合物/銀雜化納米顆粒的抗菌實(shí)驗(yàn)79-80
• 3.2.3 測試和表征80
• 3.2.3.1 高分辨透射電鏡觀測及能譜表征80
• 3.2.3.2 X光衍射儀(XRD)80
• 3.2.3.3 紫外-可見光分光光度計(jì)80
• 3.2.3.4 熒光顯微鏡80
• 3.2.3.5 熒光分光光度計(jì)80
• 3.3 結(jié)果與討論80-96
• 3.3.1 模板法制備聚合物/銀雜化納米顆粒80-89
• 3.3.1.1 紫外光照時(shí)間的確定81-82
• 3.3.1.2 雜化銀納米顆粒形貌及組成82-84
• 3.3.1.3 雜化銀納米顆粒的光學(xué)性能84-86
• 3.3.1.4 不同尺寸模板制備雜化銀納米顆粒86-89
• 3.3.2 原位還原法制備聚合物/銀雜化納米顆粒89-95
• 3.3.2.1 原位還原法制備雜化銀納米顆粒89-90
• 3.3.2.2 雜化銀納米顆粒的表征90-93
• 3.3.2.3 雜化銀納米顆粒的尺寸調(diào)控93-95
• 3.3.3 聚合物/銀雜化納米顆�？咕阅苎芯�95-96
• 3.4 本章小結(jié)96-97
• 第四章 量子點(diǎn)復(fù)合熒光材料97-127
• 4.1 引言97-98
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分98-102
• 4.2.1 原料和試劑98-99
• 4.2.2 CdSe量子點(diǎn)的合成方法99
• 4.2.3 核殼型量子點(diǎn)的合成方法99-100
• 4.2.3.1 熱注入有機(jī)金屬法制備核殼量子點(diǎn)99
• 4.2.3.2 連續(xù)離子層吸附反應(yīng)法制備核殼量子點(diǎn)99-100
• 4.2.4 反相微乳液法合成QD@SiO_2100-101
• 4.2.4.1 一步法合成QD@SiO_2@APS+MPS100
• 4.2.4.2 兩步法合成QD@SiO_2@APS+MPS100-101
• 4.2.5 通過點(diǎn)擊化學(xué)在QD@SiO_2表面接枝熒光聚合物101
• 4.2.5.1 ATRP法制備熒光聚合物101
• 4.2.5.2 在QD@SiO_2@APS+MPS表面接枝熒光聚合物101
• 4.2.6 測試和表征101-102
• 4.2.6.1 高分辨透射電鏡觀測及能譜表征101
• 4.2.6.2 X光衍射儀(XRD)101
• 4.2.6.3 紫外-可見光分光光度計(jì)101
• 4.2.6.4 熒光分光光度計(jì)101-102
• 4.2.6.5 紅外FT-IR分析102
• 4.2.6.6 熱失重分析(TGA)102
• 4.3 結(jié)果與討論102-124
• 4.3.1 CdSe量子點(diǎn)的制備102-106
• 4.3.1.1 一系列不同尺寸CdSe量子點(diǎn)的制備102-106
• 4.3.2 熱注入有機(jī)金屬法制備CdSe@ZnSe量子點(diǎn)106-107
• 4.3.3 SILAR法制備CdSe@CdS量子點(diǎn)107-112
• 4.3.3.1 CdSe量子點(diǎn)分子量計(jì)算108-109
• 4.3.3.2 Cd與S前驅(qū)體用量計(jì)算109-110
• 4.3.3.3 CdSe@CdS量子點(diǎn)表征110-112
• 4.3.4 反相微乳液法制備QD@SiO_2及其表面官能化112-120
• 4.3.4.1 Tri ton X-100體系112-116
• 4.3.4.2 Igepa] CO520體系116-119
• 4.3.4.3 QD@SiO_2表面官能化119-120
• 4.3.6 QD@SiO_2表面接枝熒光聚合物120-124
• 4.3.6.1 ATRP法制備線性熒光聚合物121-122
• 4.3.6.2 點(diǎn)擊化學(xué)法接枝熒光聚合物122
• 4.3.6.3 量子點(diǎn)復(fù)合材料表征122-124
• 4.4 本章小結(jié)124-127
• 第五章 功能化鐵酸鈷磁性納米顆粒合成及其應(yīng)用127-153
• 5.1 引言127-128
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分128-132
• 5.2.1 原料和試劑128-129
• 5.2.2 油溶性CoFe_2O_4磁性粒子合成方法129
• 5.2.3 表面雙羧基化CoFe_2O_4磁性粒子合成方法129-130
• 5.2.4 熒光CoFe_2O_4磁性粒子合成方法130-131
• 5.2.4.1 水溶性傒酰亞胺熒光小分子的合成130
• 5.2.4.2 熒光CoFe_2O_4磁性納米顆粒的制備方法130-131
• 5.2.5 復(fù)合磁性粒子生物實(shí)驗(yàn)131-132
• 5.2.5.1 牛血紅蛋白(BHb)吸附實(shí)驗(yàn)131
• 5.2.5.2 聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)131
• 5.2.5.3 細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)131-132
• 5.2.6 測試和表征132
• 5.2.6.1 高分辨透射電鏡觀測及能譜表征132
• 5.2.6.2 X光衍射儀(XRD)132
• 5.2.6.3 紫外-可見光分光光度計(jì)132
• 5.2.6.4 熒光分光光度計(jì)132
• 5.2.6.5 振動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)132
• 5.2.6.6 聚丙烯酰胺凝膠電泳(SDS-PAGE)132
• 5.3 結(jié)果與討論132-151
• 5.3.1 高溫?zé)峤夥ㄖ苽銫oFe_2O_4磁性粒子132-139
• 5.3.2 MNP蛋白質(zhì)特異性吸附139-146
• 5.3.2.1 磁性粒子表面羧基化修飾139-141
• 5.3.2.2 螯合金屬磁性粒子特異性蛋白吸附141
• 5.3.2.3 BHb標(biāo)準(zhǔn)曲線測定141-143
• 5.3.2.4 磁性粒子蛋白吸附率測定143-144
• 5.3.2.5 磁性粒子蛋白吸附的特異性檢測144-146
• 5.3.3 熒光CoFe_2O_4磁性復(fù)合納米顆粒及其細(xì)胞成像應(yīng)用146-151
• 5.3.3.1 水溶性傒酰亞胺熒光小分子表征147-148
• 5.3.3.2 熒光磁性納米顆粒制備148-150
• 5.3.3.3 細(xì)胞成像應(yīng)用150-151
• 5.4 本章小結(jié)151-153
• 第六章 結(jié)論153-155
• 參考文獻(xiàn)155-169
• 致謝169-171
• 研究成果及發(fā)表的學(xué)術(shù)論文171-173
• 作者和導(dǎo)師簡介173-175
• 附件175-176

，

本文編號(hào)：850698