纳米传感与传输技术研究及其生物医学应用

论文摘要

生物纳米技术是一门前沿的新兴交叉学科,它的发展为生物医学及其相关学科的研究与发展提供了新的思路和手段。但是,许多工作都还处于初步发展阶段,远未达到广泛实际应用的水平,因此纳米技术在生物医学领域中的应用还需要进一步的开发与发展。近年来,本研究小组在结合纳米技术、分析技术、生物技术以及材料制备技术的基础上,开展了以核壳生物纳米颗粒为核心的系统研究工作。本论文在相关工作的基础上,继续深入开展纳米颗粒在生物医学领域中的应用,着重围绕基于纳米颗粒的纳米传感器件与基因传输器件开展工作,取得了以下几个方面的成果:1.首次利用反相微乳液技术发展了一种同时包埋pH敏感染料（FITC）和参比染料（RuBPY）的硅壳荧光纳米颗粒,构建了一种适合细胞内pH测量的比例型纳米pH传感器。该传感器大小在42nm左右,大小均匀,水溶液中分散性好,抗光漂白能力强,响应重现性好,线性范围为pH4-7,检测灵敏度为0.05pH。利用它尺寸小的优势,纳米pH传感器通过细胞的胞吞作用可以无损伤地进入细胞,实现细胞内pH的高灵敏、准确、实时、原位、非侵入式的无创快速监测,而且比例型纳米pH传感器可以改善染料浓度、细胞数量及环境变化等因素的影响,实现细胞内pH的定量化研究。细胞内的应用表明,本文制备的纳米pH传感器可以实时测定药物刺激细胞后胞内pH的动态变化,并且发现了地塞米松诱导HeLa细胞的凋亡首先经历了一个细胞内酸化过程,为揭示细胞凋亡机制提供了一种新的研究手段,也为抗癌策略——诱导癌细胞酸化的用药提供了一种新的筛选模式。该传感器的制备方法简单,改变功能化的内核材料可以推广到多种敏感染料的包埋,发展成为一种集成化的纳米传感器,实现多组分的同步分析,而且二氧化硅壳纳米颗粒具有稳定的理化性能、良好的生物相容性,因此基于硅壳纳米颗粒发展的纳米传感器有望用于细胞内多种生理生化变化的实时监测。2.利用微乳液法合成了包埋联钌吡啶的硅壳荧光纳米颗粒,通过温和的EDC交联法将生物配体修饰到纳米颗粒上,构建了一种新型的生物功能化的荧光标记探针。EDC交联法反应条件温和,并能有效地保留修饰的生物配体的活性,同时通过基因工程的方法将阴性细胞进行荧光标记,在大量阴性细胞存在的情况下,实现了在同一个显微镜视野下根据荧光分布来判断新型荧光标记探针特异性识别的准确性,为体外细胞的特异识别提供了直观的证据。在此基础上,成功地将这种生物功能化的荧光探针用于外周血中肝癌细胞的识别。硅壳荧光纳米颗粒具有良好的生物相容性、荧光信号强、光稳定性好以及低毒性等优点,这些都为癌细胞的超灵敏检测提供了可能。这种基于荧光纳米颗粒探针的标记方法有望用于

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 基于纳米颗粒的超灵敏检测方法
• 1.2 基于纳米颗粒的纳米光学传感器
• 1.3 基于纳米颗粒的纳米基因载体
• 1.4 基于纳米颗粒的纳米药物载体
• 1.5 纳米颗粒在生物分离中的应用
• 1.6 本论文拟开展的研究工作
• 第2章 比例型纳米PH 传感器的制备并用于活细胞内PH 变化的无创测量
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.3 结果与讨论
• 第3章 半乳糖修饰的硅壳荧光纳米颗粒用于混合细胞中肝癌细胞的特异性识别
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.3 结果与讨论
• 3.4 小结
• 第4章 氨基化硅壳纳米颗粒作为反义核酸载体用于肿瘤细胞增殖的反义抑制.
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.3 结果与讨论
• 4.4 小结
• 第5章 阴离子对壳聚糖－DNA 纳米颗粒的形成及其性质的影响
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.3 结果与讨论
• 5.4 小结
• 第6章 细胞吞噬硅壳纳米颗粒的机制探讨
• 6.1 前言
• 6.2 实验部分
• 6.3 结果与讨论
• 6.4 小结
• 结论
• 参考文献
• 附录攻读博士学位期间主要完成的学术论文及专利