本文關(guān)鍵詞：近紅外量子點在生物醫(yī)學(xué)分析與生物成像方面的應(yīng)用研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《吉林大學(xué)》 2015年

近紅外量子點在生物醫(yī)學(xué)分析與生物成像方面的應(yīng)用研究

林咨含  

【摘要】：近紅外量子點是一類新型熒光納米材料，在生物成像與檢測方面引起了研究者們的廣泛關(guān)注。近紅外量子點的發(fā)射波長在650-900nm之間，這對生物成像和生物檢測來說具有其特有的應(yīng)用價值。在保留了可見光量子點諸多優(yōu)點的基礎(chǔ)上，近紅外量子點還具備其獨有的優(yōu)勢，如穿透深度大能夠抵消由于生物組織的光吸收及自發(fā)熒光等因素引起的干擾。因此，近紅外量子點已被廣泛地應(yīng)用于生物和醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域。 然而，近紅外量子點的進(jìn)一步應(yīng)用仍面臨一些亟待解決的問題：如近紅外量子點中的重金屬泄露和表面有機(jī)基團(tuán)引起的細(xì)胞毒性；有機(jī)合成過程中的毒性等。大多數(shù)近紅外量子點是在有機(jī)相中使用金屬有機(jī)化合物作為前驅(qū)體合成的，合成過程中使用許多毒性有機(jī)溶劑，對環(huán)境和人類的身體健康都會構(gòu)成危害。因此，對于低毒性及對生態(tài)環(huán)境更加友好的三元近紅外量子點材料的開發(fā)引起研究者更大的關(guān)注。 本論文中使用的I–III-VI型銅銦硫（CuInS2）量子點是利用水熱合成法合成的一種水溶性的近紅外量子點。與傳統(tǒng)近紅外量子點相比，該銅銦硫量子點在合成過程中不需要使用有機(jī)溶劑，并且量子點組成中不含有鎘、汞和鉛等重金屬元素。因此通過水熱法合成的CuInS2量子點在具有傳統(tǒng)量子點諸多優(yōu)點的同時，還具備更低的生物毒性和更高的生物相容性，這使其更適用于生命科學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。在本論文中，我們將研究新型的水溶性近紅外CuInS2量子點在生物醫(yī)學(xué)分析、腫瘤細(xì)胞成像及癌癥診斷中的應(yīng)用。具體工作歸納如下: 論文的第一章，我們詳細(xì)介紹了量子點的特性和合成方法，以及其在生物應(yīng)用方面的研究。同時，闡述了在近幾年中近紅外量子點的合成和在生物成像中的應(yīng)用進(jìn)展，并總結(jié)了本論文的研究意義及主要內(nèi)容。 論文的第二章，我們研究了近紅外熒光納米微球的制備，以及其作為熒光納米探針被應(yīng)用于前列腺癌細(xì)胞的熒光成像。我們通過反相微乳法合成了可控制粒徑大小的核殼型近紅外CuInS2QDs@SiO2納米微球，并在CuInS2QDs@SiO2納米微球的表面進(jìn)行了氨基修飾。為了使該體系能夠更好地應(yīng)用于前列腺癌細(xì)胞的熒光成像，我們將抗PSCA抗體與近紅外CuInS2QDs@SiO2納米微球進(jìn)行共價連接，從而獲得了anti-PSCA-QDs@SiO2納米探針。通過熒光顯微鏡觀察并證實了與抗PSCA抗體共價連接的CuInS2QDs@SiO2納米微球可以與人前列腺癌細(xì)胞PC-3M的表面發(fā)生特異性的結(jié)合。MTT試驗和熒光顯微鏡照片結(jié)果表明anti-PSCA-QDs@SiO2納米探針生物毒性很小，并在細(xì)胞成像中具有較高的特異性。anti-PSCA-QDs@SiO2作為一種新型近紅外納米熒光探針，可被用于目標(biāo)物的熒光成像、生物測定和癌癥的早期診斷等應(yīng)用中。 論文的第三章，我們構(gòu)建了一種新型的能夠裝載道諾霉素（DNR）的MUC1適體-CuInS2量子點復(fù)合探針（DNR-MUC1-QDs），并將其應(yīng)用于靶向細(xì)胞成像及傳感系統(tǒng)中。首先將近紅外CuInS2量子點與MUC1-(CGA)7相連接，形成MUC1-QDs復(fù)合物，DNR會高選擇性的嵌入到MUC1-QDs復(fù)合物的雙鏈CG序列中。在體外實驗中，我們分別檢測了DNR-MUC1-QDs載藥復(fù)合物對MUC1呈陽性和MUC1呈陰性細(xì)胞的藥物傳輸能力。實驗結(jié)果表明，適體-量子點納米生物體系不僅能夠?qū)⒌乐Z霉素DNR靶向傳輸?shù)角傲邢侔┘?xì)胞上，還可以在細(xì)胞成像過程中，通過CuInS2量子點熒光強(qiáng)度的改變從而監(jiān)測DNR的裝載及釋放。同時，DNR-MUC1-QDs探針在體外的癌細(xì)胞成像、治療以及傳感系統(tǒng)中都具有良好的特異性和靈敏度。 論文的第四章，我們使用巰基丙酸修飾的CuInS2量子點作為近紅外熒光探針來檢測前列腺癌的生物標(biāo)志物酸性磷酸酶。CuInS2量子點通過與銅離子的結(jié)合發(fā)生電子轉(zhuǎn)移，致使量子點的熒光淬滅。在加入三磷酸腺苷（ATP）后，由于銅離子和ATP之間更強(qiáng)的結(jié)合能力，銅離子脫離量子點的表面，使量子點的熒光恢復(fù)。而酸性磷酸酶的引入能夠催化水解ATP，破壞了銅離子與ATP之間的結(jié)合。因此，量子點的熒光再次被釋放出的銅離子淬滅。此方法在溶液中檢測酸性磷酸酶的檢出限極低。該CuInS2量子點熒光探針可應(yīng)用于體外前列腺癌細(xì)胞PC3M的熒光成像。 論文的第五章，我們使用凝血酶適體和CuInS2量子點-鋅離子構(gòu)建了一種簡單、靈敏地檢測凝血酶的熒光方法。凝血酶適體通過電子轉(zhuǎn)移過程可以有效地淬滅鋅離子-CuInS2量子點的熒光。當(dāng)加入凝血酶時，凝血酶適體會形成G-四連體結(jié)構(gòu)與凝血酶特異性結(jié)合，從而使CuInS2量子點的熒光恢復(fù)。此方法能夠檢測皮摩爾濃度的凝血酶，在與凝血功能異常和癌癥相關(guān)疾病的診斷中有著潛在的應(yīng)用前景。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O657.3;TP212
【目錄】：

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