贵金属纳米颗粒的制备及生物学应用

论文摘要

20世纪80年代初,科学家们发现,当某些材料的尺寸处于介观状态时,其宏观性质会发生巨大的改变,而且当材料的尺寸降至纳米范围时,许多新奇的性能出现了,并且这些性能是不能被传统的理论所预知的。因此,对纳米材料的研究极具挑战性。纳米尺度的贵金属材料（如金、银等）,因其突出的催化性质、电性质、磁性质和光学性质,已经成为纳米科技领域中最富有活力的研究热点之一。本论文主要研究金纳米团簇的荧光性质,以及利用银纳米颗粒的局部表面等离子体共振性质来增强硫化铜纳米颗粒在近红外区域的吸收以提高硫化铜纳米颗粒的光热转换效率,使其能更有效地用于光热疗法治疗肿瘤。（1）采用谷光甘肽作为稳定剂和温和的还原剂,以不同的比例与三氯化金混合,制备得到红色荧光和近红外荧光的金纳米团簇。运用紫外可见吸收光谱、荧光光谱、HRTEM、FTIR、XPS等技术对金纳米团簇进行表征,发现荧光金纳米团簇粒径很小,约2nm,不具有表面等离子体共振性质,但团簇内含有1价金,因而可以产生荧光。对其发光机理进行初步研究发现,金原子与巯基配体之间杂合轨道的分裂能级是其产生红色荧光和近红外荧光的基础,分别为受激电子从单重态或三重态返回到基态时所发射。同时,我们还对其X射线荧光以及其用于细胞显像进行了初步研究。实验结果显示,荧光金纳米团簇在固体基质中具有X射线荧光性质,在放射性探测和生物靶向传递等方面都可能有进一步的应用。另一方面,细胞可以摄取荧光金纳米团簇,用于细胞显像。（2）贵金属纳米颗粒金、银、铜等具有表面等离子体共振性质,在紫外可见光照射下可产生鲜亮的颜色,并且产生一定的热。医学上利用贵金属纳米颗粒的这种性质治疗肿瘤,称为光热疗法。目前常用的光热疗法治疗制剂有金纳米颗粒、碳纳米棒以及硫化铜纳米颗粒。其中硫化铜以其制备简单、成本低、易于修饰,受到了很多科学家的关注。但是其光热转换效率不如金纳米颗粒,于是我们试图利用比金廉价的银纳米颗粒来增强硫化铜纳米颗粒在近红外区域的吸收。因为金和银纳米颗粒具有表面等离子体共振性质,所以可以与Cu2+d-d轨道耦合,增强硫化铜纳米颗粒在近红外区域的光吸收,从而增加其光热转换效率。实验结果证明,Ag/CuS纳米复合物的确比CuS纳米颗粒有更强的近红外吸收,增强了将近4倍,其光热转换效率也得到了进一步加强。利用Ag/CuS纳米复合物的荧光性质,我们研究了其在前列腺肿瘤细胞内的时程吸收。在孵育4个小时后,细胞吸收达到了饱和。当Ag/CuS纳米复合物用于光热疗法治疗肿瘤时,980nm近红外激光作为辐射光源。在0.6W/cm2的照射强度下照射5分钟,就能有效的杀伤肿瘤细胞,达到了美国980nm激光安全辐射范围（0.726W/cm2）的标准。因此,我们认为Ag/CuS纳米复合物是一种极具发展前景的光热疗法治疗制剂。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 贵金属纳米颗粒
• 1.1 引言
• 1.2 贵金属纳米颗粒的性质
• 1.2.1 表面等离子体共振性质
• 1.2.2 表面增强拉曼散射
• 1.2.3 荧光性质
• 1.2.4 催化性能
• 1.2.5 其他特性
• 1.3 贵金属纳米颗粒的合成方法
• 1.3.1 化学还原法
• 1.3.2 晶种生长法
• 1.3.3 两相法
• 1.3.4 反相微乳液法
• 1.3.5 模板法
• 1.3.6 光化学合成法
• 1.4 贵金属纳米颗粒在生物医学领域的应用
• 1.4.1 生物传感器
• 1.4.2 细胞标记及成像
• 1.4.3 生物分析
• 1.4.4 肿瘤光热疗法
• 1.5 本论文的选题思路、研究特色及创新点
• 1.6 参考文献
• 第2章 荧光金纳米团簇的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 荧光金纳米团簇的制备及表征
• 2.3.2 通过XPS光谱和荧光衰减曲线分析荧光金纳米团簇的发光机制
• 2.3.3 荧光金纳米团簇的生物学应用
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 荧光金纳米团簇的制备及表征
• 2.4.2 荧光金纳米团簇的发光机制
• 2.4.3 荧光金纳米团簇的生物学应用
• 2.5 本章小结
• 2.6 参考文献
• 第3章 介于贵金属复合纳米材料Ag/CuS的肿瘤光热疗法
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 Ag/CuS纳米复合物的制备及表征
• 3.3.2 细胞摄取及显像实验
• 3.3.3 荧光双染法和MTT比色法评价Ag/CuS纳米复合物用于光热疗法
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 Ag/CuS纳米复合物的性质表征
• 3.4.2 细胞摄取及显像
• 3.4.3 Ag/CuS纳米复合物用于光热治疗肿瘤细胞
• 3.5 本章小结
• 3.6 参考文献
• 第4章 全文总结
• 综述
• 参考文献
• 致谢
• 附录（攻读学位期间发表论文目录）