得益于合成方法的進(jìn)步和治療策略的改進(jìn),納米材料在生物醫(yī)學(xué)、特別是診斷和治療領(lǐng)域的應(yīng)用日益深入。納米材料的高效性和安全性是其臨床轉(zhuǎn)化應(yīng)用的重要前提。為了深入了解納米材料在復(fù)雜生物環(huán)境中,會(huì)與生物界面發(fā)生怎樣的相互作用,需要對(duì)納米顆粒與活細(xì)胞的作用進(jìn)行精確到單細(xì)胞和單顆粒水平的、可定量的研究。通過成像手段,可以對(duì)這種互作過程進(jìn)行直觀而連續(xù)的監(jiān)測。但是,常用的熒光成像方法具有諸如光漂白、光毒性等局限性,難以滿足長時(shí)程、單顆粒分辨率成像分析的需求。借助于貴金屬納米顆粒獨(dú)特的光學(xué)性質(zhì),利用暗場顯微鏡對(duì)這些納米顆粒被細(xì)胞攝取、在細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)動(dòng)、聚集等動(dòng)態(tài)過程進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察,可以為了解“納米-細(xì)胞”界面的互作和分子機(jī)制提供重要的可視化證據(jù)。本論文選擇納米金和納米銀的作為等離子體納米探針,以暗場成像作為主要研究手段,通過三部分的工作研究了納米顆粒與活細(xì)胞的相互作用和可能的調(diào)控機(jī)制。在第一部分的工作中,我們利用納米金探針研究了細(xì)胞膜包裹的納米顆粒的靶向機(jī)理。納米顆粒表面直接包裹細(xì)胞膜的仿生策略,能賦予材料更好的生物相容性和靶向性,已經(jīng)被證明能夠促進(jìn)包括腫瘤靶向治療在內(nèi)的醫(yī)學(xué)應(yīng)用。但細(xì)胞膜成分復(fù)雜,其調(diào)控納米... 

【文章來源】：中國科學(xué)院大學(xué)(中國科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所)上海市

【文章頁數(shù)】：125 頁

【學(xué)位級(jí)別】：博士

【部分圖文】：

局域表面等離子共振效應(yīng)[13]

第1章緒論3圖1.2納米等離子基元周期表[18]Figure1.2Aperiodictableofplasmonicnanoparticles[18]近些年發(fā)展起來的框架核酸(Frameworknucleicacids)策略，利用DNA或RNA的堿基互補(bǔ)配對(duì)，先精確地設(shè)計(jì)并制備從一維到三維的各種核酸結(jié)構(gòu)，也被稱作“折紙”(Origami)，然后基于這種形貌尺寸高度一致的且分散性優(yōu)良的骨架，通過引申鏈在指定雜交連接其他納米材料[19]，或者直接對(duì)框架核酸進(jìn)行礦化沉積[20]，使得復(fù)雜納米材料形貌控制具備了一定的可編程性。如圖1.3所示，借助poly-A30寡核苷酸鏈對(duì)納米金生長過程的表面進(jìn)行控制[6]，得到了一系列帶“刺突”的粒徑約50nm的納米金星結(jié)構(gòu)，這些刺突的長度和粗細(xì)之比δ依次增大，其LSPR散射光信號(hào)顏色從暗綠色逐步變化至橙紅色，相應(yīng)的吸收和散射光譜也不斷從560nm紅移至660nm左右�？梢钥吹焦庾V的紅移對(duì)于材料形貌參數(shù)δ變化有接近線性的響應(yīng)關(guān)系，說明了使用DNA對(duì)納米等離子基元光學(xué)性質(zhì)調(diào)控的精細(xì)程度。除了單個(gè)PNP的形貌參數(shù)對(duì)其LSPR效應(yīng)會(huì)產(chǎn)生影響外，兩個(gè)乃至多個(gè)PNP顆粒的靠近核聚集也會(huì)顯著改變材料的局部電荷分布和其他參數(shù)的變化，最終導(dǎo)致LSPR光譜的紅移，這種效應(yīng)被稱作等離子耦合(Plasmoncoupling)[21,22]。這種耦合引起的光譜變化對(duì)于顆粒間距非常敏感，當(dāng)粒子間距小于0.2倍自身粒徑時(shí)，這種耦合引起的LSPR光譜就能出現(xiàn)變化，且間距越小，光譜紅移越厲害

基于暗場成像的貴金屬納米顆粒與活細(xì)胞相互作用研究4[23]。比如顆粒只有40nm時(shí)，間距小于8nm就能觀測到明顯的光譜紅移，這已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了普通光學(xué)顯微鏡的空間分辨極限。比如一種三維的納米等離子尺(Plasmonruler)[24]，可以使得實(shí)時(shí)監(jiān)測復(fù)雜生物大分子動(dòng)態(tài)過程中的在納米尺度上距離的變化成為可能。圖1.3“多色”納米金星結(jié)構(gòu)[6]Figure1.3Multiplexplasmonicgoldnanostructure[6]因此基于納米等離子光譜與顆粒間距之間這種特性，可以對(duì)點(diǎn)擊合成化學(xué)反應(yīng)過程進(jìn)行了動(dòng)態(tài)的研究[25]。如圖1.4所示，將60nm的AuNP顆粒固定于玻璃基底上，納米金表面通過巰基修飾上疊氮基團(tuán)，另外一個(gè)14nm的金球上修飾上炔基，在Cu2+作用下發(fā)生點(diǎn)擊化學(xué)反應(yīng)，此時(shí)兩個(gè)納米金靠近，引起60nm納米金LSPR光譜的顯著紅移。另外也能制備了一種細(xì)胞內(nèi)mRNA檢測探針[26]。兩個(gè)粒徑30nm左右納米金顆粒上分別被修飾上與mRNA互補(bǔ)配對(duì)的兩條相鄰DNA鏈，當(dāng)沒有mRNA存在時(shí)，納米金顆粒處于游離狀態(tài)，此時(shí)因?yàn)長SPR效應(yīng)太弱，在暗場顯微鏡下幾乎不可見；當(dāng)遇到mRNA分子并雜交后，兩個(gè)納米

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]納米等離子體生物傳感及成像[J]. 蘇瑩瑩,彭天歡,邢菲菲,李迪,樊春海.  化學(xué)學(xué)報(bào). 2017(11)



本文編號(hào)：3236358