本文關(guān)鍵詞：基于CuInS量子點(diǎn)的多功能納米探針及其腫瘤影像診斷應(yīng)用

  更多相關(guān)文章： CuInS 量子點(diǎn) 近紅外熒光成像 MRI成像 多模態(tài)成像

【摘要】：隨著納米科技和影像學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展,以量子點(diǎn)為代表的納米材料作為多功能影像探針在生物醫(yī)學(xué)診斷方面的應(yīng)用已成為目前的研究熱點(diǎn)之一。以Cu InS量子點(diǎn)為代表的I-III-VI族半導(dǎo)體納米材料具有近紅外熒光發(fā)射和元素毒性低等優(yōu)點(diǎn),被認(rèn)為尤其適合于近紅外熒光活體成像。然而,目前所合成的量子點(diǎn)多功能影像探針通常存在熒光性質(zhì)不可控、結(jié)構(gòu)和膠體穩(wěn)定性差、生物毒性高、表面性質(zhì)不可控等問題,限制了其在生物成像方面的應(yīng)用推廣。因此,針對目前量子點(diǎn)多功能影像探針的發(fā)展中存在的問題,本論文擬構(gòu)建基于Cu InS量子點(diǎn)的多功能納米影像探針,使其不僅具有可控、可調(diào)的高熒光品質(zhì),當(dāng)將其與其它成像功能模塊相結(jié)合時(shí),還能表現(xiàn)出良好的生物相容性和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性,最終實(shí)現(xiàn)其在腫瘤靶向多模態(tài)影像診斷方面的應(yīng)用。首先,針對現(xiàn)有報(bào)道的Cu InS/ZnS量子點(diǎn)的高溫?zé)岱纸夥ù嬖诘膬纱髥栴},即所合成的Cu InS量子點(diǎn)的熒光光譜通常由多個(gè)發(fā)射峰組成;在后續(xù)ZnS無機(jī)包殼的過程中通常伴隨顯著且不可控的熒光波長藍(lán)移的現(xiàn)象。本文發(fā)展了一種簡便易行的合成Zn離子摻雜的Cu InS/ZnS(ZCIS/ZnS)量子點(diǎn)的方法。我們系統(tǒng)研究了反應(yīng)時(shí)間、Zn離子含量等因素對所合成的ZCIS/ZnS量子點(diǎn)熒光品質(zhì)的影響。該方法不僅能夠?qū)崿F(xiàn)ZCIS/ZnS量子點(diǎn)熒光發(fā)射峰具有良好的對稱性和單一性,并在590~815nm范圍內(nèi)可控、可調(diào),還能夠有效抑制ZnS包殼過程中不可控的發(fā)射波長藍(lán)移的現(xiàn)象。這種改進(jìn)的方法有利于我們可控地合成近紅外熒光發(fā)射的ZCIS/ZnS量子點(diǎn)用于近紅外熒光活體成像。另外,針對包殼過程中發(fā)射波長藍(lán)移被有效抑制的現(xiàn)象,我們還提出了相應(yīng)的理論推測并通過相關(guān)表征對其進(jìn)行了驗(yàn)證。其次,立足于目前Cu InS量子點(diǎn)大部分在高溫油相體系中合成的發(fā)展現(xiàn)狀,以及無法直接應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)的局限,本文發(fā)展了一種一鍋法制備親水性ZCIS/ZnS量子點(diǎn)的合成方法,并將其不經(jīng)任何表面改性和修飾直接應(yīng)用于熒光活體成像。具體是以PEG-400作為非配位型溶劑,以巰基己醇作為表面配體,通過高溫分解法合成了ZCIS/ZnS量子點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)證明,所合成的ZCIS/ZnS量子點(diǎn)不僅未表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞毒性,還具有較好的生物相容性,并能夠成功應(yīng)用于熒光活體成像。該方法的提出將為以后制備功能更加完善的親水性Cu InS量子點(diǎn)并直接應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)成像打開了思路、奠定了基礎(chǔ)。第三,面向雙模態(tài)成像技術(shù)對納米材料的應(yīng)用要求,以CuInS量子點(diǎn)為基體材料,通過無機(jī)摻雜技術(shù)實(shí)現(xiàn)Gd和Zn的共摻雜引入,最終合成一種品質(zhì)優(yōu)良、性能可控的GdZnCuIn S/ZnS(GZCIS/ZnS)雙模態(tài)量子點(diǎn)并應(yīng)用于熒光/MRI雙模態(tài)活體成像。實(shí)驗(yàn)證明所合成的GZCIS/Zn S雙模態(tài)量子點(diǎn)具有如下突出特點(diǎn)及優(yōu)勢:(1)可精確調(diào)控的熒光性質(zhì);(2)在順磁性離子Gd引入同時(shí)還能保持優(yōu)良的熒光品質(zhì);(3)顯著的MRI成像增強(qiáng)能力;(4)同時(shí)具備近紅外熒光活體成像和MRI活體成像的能力。實(shí)驗(yàn)證明,由該方法所制備出的GZCIS/ZnS雙模態(tài)量子點(diǎn)性質(zhì)可控可調(diào),還能成功應(yīng)用于近紅外熒光/MRI雙模態(tài)活體成像。最后,針對目前通過有螯合劑參與的放射元素標(biāo)記手段所制備的放射性納米探針存在結(jié)構(gòu)和放射化學(xué)穩(wěn)定差的問題,本文通過納米合成技術(shù)直接合成一種由64Cu標(biāo)記的具有自放射性和自激發(fā)熒光效應(yīng)的[64Cu]CuInS/ZnS量子點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明通過該方法所合成的[64Cu]CIS/ZnS量子點(diǎn)具有如下優(yōu)勢和特點(diǎn):(1)良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;(2)明確的表面理化性質(zhì);(3)可優(yōu)化的共振能量轉(zhuǎn)移效率;(4)簡單易行的合成操作減少輻射傷害。得益于所合成的[64Cu]CIS/ZnS量子點(diǎn)的熒光品質(zhì)高、放射化學(xué)穩(wěn)定性強(qiáng)、生物相容性好等優(yōu)點(diǎn),實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了所合成的[64Cu]CIS/ZnS量子點(diǎn)不僅能夠用于PET掃描成像,還能夠通過切倫科夫共振能量轉(zhuǎn)移(CRET)表現(xiàn)出自激發(fā)熒光效應(yīng),并成功應(yīng)用于自激發(fā)熒光活體成像,是一種具有廣闊潛在應(yīng)用前景的多模態(tài)納米影像探針。
【關(guān)鍵詞】：CuInS 量子點(diǎn) 近紅外熒光成像 MRI成像 多模態(tài)成像
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：O657.3;R445.2
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-11
• 第一章 緒論11-35
• 1.1 引言11-12
• 1.2 量子點(diǎn)12-17
• 1.2.1 量子點(diǎn)的概念12-13
• 1.2.2 量子點(diǎn)的量子效應(yīng)13-14
• 1.2.3 量子點(diǎn)的發(fā)光原理14-15
• 1.2.4 量子點(diǎn)的發(fā)光特點(diǎn)15-17
• 1.3 CuInS量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)和合成方法17-24
• 1.3.1 CuInS量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)17-19
• 1.3.2 CuInS量子點(diǎn)的合成方法19-24
• 1.4 量子點(diǎn)納米探針的制備24-31
• 1.4.1 偶聯(lián)24-27
• 1.4.2 共載27-29
• 1.4.3 摻雜29-31
• 1.5 分子影像學(xué)技術(shù)31-32
• 1.6 本課題的意義及研究內(nèi)容32-35
• 第二章 油溶性Zn摻雜的CuInS量子點(diǎn)的制備及其在腫瘤靶向診斷的應(yīng)用35-59
• 2.1 引言35-36
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分36-41
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和藥品36-37
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)方法37-40
• 2.2.3 表征與測試40-41
• 2.3 結(jié)果與討論41-57
• 2.3.1 反應(yīng)時(shí)間對ZCIS量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)的影響41-44
• 2.3.2 反應(yīng)時(shí)間對ZCIS量子點(diǎn)的結(jié)構(gòu)、形貌的影響44-47
• 2.3.3 Zn離子對ZCIS量子點(diǎn)的影響47-49
• 2.3.4 ZnS包殼對ZCIS/ZnS量子點(diǎn)的光學(xué)性質(zhì)的影響49-53
• 2.3.5 ZCIS/ZnS-cRGD量子點(diǎn)探針用于腫瘤靶向活體成像53-57
• 2.4 本章小結(jié)57-59
• 第三章 親水性ZnCu In S量子點(diǎn)的制備及其活體成像應(yīng)用59-73
• 3.1 引言59-60
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分60-64
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和藥品60-61
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)方法61-63
• 3.2.3 表征與測試63-64
• 3.3 結(jié)果與討論64-72
• 3.3.1 親水性ZCIS/ZnS量子點(diǎn)的合成方法闡述64-66
• 3.3.2 親水性ZCIS/ZnS量子點(diǎn)的性質(zhì)研究66-70
• 3.3.3 親水性ZCIS/ZnS量子點(diǎn)用于熒光活體成像70-72
• 3.4 本章小結(jié)72-73
• 第四章 Zn、Gd共摻雜的CuInS雙模態(tài)量子點(diǎn)的制備及其雙模態(tài)成像應(yīng)用73-95
• 4.1 引言73-75
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分75-80
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和藥品75-76
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)方法76-79
• 4.2.3 表征與測試79-80
• 4.3 結(jié)果與討論80-94
• 4.3.1 Zn離子對GZCIS/ZnS量子點(diǎn)性質(zhì)的影響80-86
• 4.3.2 Gd離子對GZCIS/ZnS雙模態(tài)量子點(diǎn)性質(zhì)的影響86-88
• 4.3.3 GZCIS/ZnS雙模態(tài)量子點(diǎn)應(yīng)用于細(xì)胞成像88-91
• 4.3.4 GZCIS/ZnS雙模態(tài)量子點(diǎn)應(yīng)用于熒光/MRI雙模態(tài)活體成像91-94
• 4.4 本章小結(jié)94-95
• 第五章 ~(64)Cu標(biāo)記的放射性CuInS量子點(diǎn)的制備及其腫瘤靶向診斷的應(yīng)用95-119
• 5.1 引言95-97
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分97-103
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)儀器和藥品97-98
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)方法98-101
• 5.2.3 測試與表征101-103
• 5.3 結(jié)果與討論103-118
• 5.3.1 [~(64)Cu]CIS/ZnS量子點(diǎn)的合成103-107
• 5.3.2 [~(64)Cu]CIS/ZnS量子點(diǎn)的放射化學(xué)穩(wěn)定性107-108
• 5.3.3 [~(64)Cu]CIS/ZnS量子點(diǎn)的CRET熒光成像優(yōu)化108-112
• 5.3.4 [~(64)Cu]CIS/ZnS量子點(diǎn)用于PET/CRET熒光成像112-118
• 5.4 本章小結(jié)118-119
• 第六章 全文結(jié)論119-122
• 參考文獻(xiàn)122-131
• 發(fā)表論文和參加科研情況說明131-134
• 致謝134-136

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本文編號：1087402