磁性荧光复合纳米粒子的合成及生物应用

论文摘要

作为一种新型的纳米粒子,磁性荧光复合纳米粒子不但具有出色的磁性,能够在外磁场下快速响应,完成磁靶向移动；同时还具有良好的荧光特性,可用于多种生物分子的荧光标记与示踪。具有多功能的磁性荧光复合纳米粒子的发展将取代单一化纳米粒子的应用模式,从而用于更加复杂,更加实际的生物医学应用中,如生物大分子的分离与检测,痕量DAN的检测与富集,载药体系的制备与肿瘤治疗等等。论文第一章对四氧化三铁和量子点的物理化学性质,合成方法,生物应用等方面进行了详细的介绍,并同时提出了磁性荧光复合纳米粒子的概念及常用的合成方法。最后阐述了本文的研究意义和主要研究内容。论文第二章介绍了一种新型磁性荧光复合纳米粒子的制备方法及其作为一种荧光探针和分离工具用于鸡病毒的荧光免疫分析。在第一节中,我们介绍了利用反相微乳液法制备粒子尺寸在50nm左右的磁性荧光二氧化硅微球（CdTe-Fe3O4/SiO2）的方法,并对制备的磁性荧光复合纳米粒子的尺寸,磁性,荧光特性,稳定性等方面进行了研究。通过用氨基和甲基磷酸酯基来修饰二氧化硅复合纳米粒子的表面,我们获得了生物功能化的,单分散的CdTe-Fe3O4/SiO2复合纳米粒子。在第二节中,基于这种氨基化的CdTe-Fe3O4/SiO2复合纳米粒子,我们建立了一种新的微球-免疫分析方法,通过抗原-抗体间的特异性结合,我们成功对鸡新城疫病毒和鸡病毒性关节炎病毒进行了荧光免疫检测和分离。实验结果表明,磁性荧光复合纳米粒子能够作为一种优秀的荧光探针和分离手段用于蛋白等生物分子的荧光免疫分析及分离。论文第三章主要介绍了一种新的检测和提纯痕量DNA的方法。在该章研究中,我们利用氨基化的CdTe-Fe3O4/SiO2复合纳米粒子对痕量致病DNA进行了富集,分离和检测,并根据解链温度的不同,实现了将口标DNA与一个碱基突变的目标DNA的分离,从而为碱基突变DNA的检测和提纯提供一种新的方法和手段,同时也为其它痕量生物分子的富集、检测和提纯提供一种新型有效的方法。论文第四章主要介绍了一种新型磁性荧光编码微球的制备及其在荧光免疫方而的应用。在第一节中我们介绍了一种新型磁性荧光编码微球的制备方法。首先利用反相微乳液法制备出氨基化的CdTe-Fe3O4/SiO2复合纳米粒子,然后在其外面再包覆上第二种荧光量子点得到具有双核壳结构的磁性荧光编码微球。实验中我们对磁性荧光编码微球的尺寸、磁性、荧光编码特性、不同pH及盐浓度下的稳定性等进行了详细的研究。本章的第二节中,我们基于磁性荧光编码微球,构建了一种新型的多元荧光免疫分析方法。利用该方法我们成功的对马甲型流感病毒和马传染性贫血病毒进行了检测和分离。并利用竞争免疫法,实现对实际样品中未标记的马甲型流感病毒和马传染性贫血病毒的多元免疫分析及分离。实验证明该方法灵敏度高、方便有效,能够用于其它抗原的检测和分离。论文第五章主要介绍一种新型磁性荧光壳聚糖聚合物载药体系的制备方法,及其在药物缓控、靶向给药、肿瘤细胞标记及治疗等方面的应用。药物靶向运输和肿瘤标记及治疗是磁性荧光复合纳米粒子应用的重要方向。在本章中,我们通过构建羧甲基壳聚糖包覆CdTe-Fe3O4/SiO2微球,完成对抗癌药物阿霉素的吸附；并通过羧甲基壳聚糖与聚丙烯酸的缩合,增大载药体系的水溶性,以便其适用于肿瘤细胞的治疗的应用。在人前列腺癌细胞PC3M的体外实验中,这种新型的磁性荧光壳聚糖聚合物载药体系展示了极好的荧光标记作用及磁靶向运输的能力；在将其与PC3M细胞共同培养后展现了出色的药物缓控能力和癌症治疗作用。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 磁性纳米粒子与量子点的合成及应用研究进展
• 第一节 磁性四氧化三铁纳米粒子的基本特性,合成方法及生物应用
• §1.1.1 四氧化三铁磁性纳米粒子的超顺磁性
• §1.1.2 饱和磁矩与磁性纳米粒子尺寸的关系
• §1.1.3 磁性纳米粒子制备方法
• §1.1.4 磁性纳米粒子的生物应用
• 第二节 半导体纳米粒子的基本特性,合成方法及生物应用
• §1.2.1 半导体纳米粒子的介绍及基本特性
• §1.2.2 量子点的制备
• §1.2.3 量子点的生物应用
• 第三节 磁性荧光复合纳米粒子的制备及应用
• §1.3.1 磁性荧光复合纳米粒子的制备
• §1.3.2 磁性荧光复合纳米粒子的应用
• 第四节 本论文的研究意义及主要内容
• 第二章 磁性荧光二氧化硅微球的制备及其应用
• 第一节 磁性荧光复合纳米粒子的制备
• §2.1.1 实验部分
• §2.1.1.1 实验试剂
• §2.1.1.2 实验仪器
• §2.1.1.3 水相CdTe量子点的合成
• §2.1.1.4 超顺磁性四氧化三铁纳米粒子的合成
• §2.1.1.5 磁性荧光二氧化硅复合纳米粒子的制备
• 3O₄/SiO₂的表面功能化'>§2.1.1.6 CdTe-Fe₃O₄/SiO₂的表面功能化
• §2.1.2 结果与讨论
• 3O₄纳米粒子及CdTe-Fe₃O₄/SiO₂复合纳米粒子的磁性质'>§2.1.2.1 Fe₃O₄纳米粒子及CdTe-Fe₃O₄/SiO₂复合纳米粒子的磁性质
• 30₄/SiO₂复合纳米粒子的荧光性质'>§2.1.2.2 CdTe-Fe₃0₄/SiO₂复合纳米粒子的荧光性质
• 3O₄/SiO₂复合纳米粒子的尺寸性质'>§2.1.2.3 CdTe-Fe₃O₄/SiO₂复合纳米粒子的尺寸性质
• 3O₄/SiO₂复合纳米粒子的稳定性质'>§2.1.2.4 CdTe-Fe₃O₄/SiO₂复合纳米粒子的稳定性质
• §2.1.3 小结
• 第二节 磁性荧光复合纳米粒子用于鸡病毒的免疫分析
• §2.2.1 实验部分
• §2.2.1.1 仪器与试剂
• §2.2.1.2 水溶性CdTe量子点的制备
• §2.2.1.3 水溶性氨基修饰的磁性荧光纳米微球的制备
• §2.2.1.4 微球表面共价连接鸡病毒抗原
• §2.2.1.5 量子点标记鸡病毒抗体
• §2.2.1.6 微球表面的免疫反应
• §2.2.2 结果与讨论
• §2.2.2.1 量子点标记鸡病毒抗体的研究
• §2.2.2.2 免疫反应的特异性研究
• §2.2.2.3 反应时间的影响
• §2.2.2.4 NDV和AVAV的检测
• §2.2.2.5 同一样品中NDV和AVAV的分离和检测
• §2.2.3 本章小结
• 第三章 磁性荧光复合纳米粒子用于痕量DNA的检测、富集与分离
• §3.1 实验部分
• §3.1.1 仪器与试剂
• §3.1.2 氨基化磁性荧光复合纳米粒子的制备
• §3.1.3 磁性荧光复合纳米粒子修饰的DNA纳米探针的制备
• §3.1.4 纳米探针捕捉目标DNA
• §3.2 结果与讨论部分
• §3.2.1 氨基化磁性荧光复合纳米粒子（AFMN）的特性
• §3.2.2 磁性荧光复合纳米粒子（AFMN）与捕获DNA的连接
• §3.2.4 痕量目标DNA的富集及检测
• §3.2.5 反应动力学研究
• §3.2.6 目标DNA与单碱基不匹配DNA的分离
• §3.3 本章小结
• 第四章 磁性荧光编码微球的制备及其用于马病毒的多元免疫分析
• 第一节 磁性荧光编码微球的制备
• §4.1.1 实验部分
• §4.1.1.1 仪器与试剂
• 3O₄纳米粒子及单色磁性荧光微球（Fe_O4-QDs₁/SiO₂）的制备'>§4.1.1.2 水溶性CdTe量子点、超顺磁性的Fe₃O₄纳米粒子及单色磁性荧光微球（Fe_O4-QDs₁/SiO₂）的制备
• §4.1.1.3 制备氨基化双核壳结构的磁性荧光编码微球
• §4.1.2 结果与讨论
• §4.1.2.1 氨基化磁性荧光编码微球的制备及各阶段Zeta电位
• §4.1.2.2 氨基化双核壳结构的磁性荧光编码微球的形貌及尺寸
• §4.1.2.3 氨基化磁性荧光编码微球的荧光性质
• §4.1.2.4 氨基化磁性荧光编码微球的磁性质
• §4.1.2.5 氨基化磁性荧光编码微球的稳定性
• §4.1.3 本节小结
• 第二节 磁性荧光编码微球用于马病毒的多元免疫分析
• §4.2.1 实验部分
• §4.2.1.1 仪器与试剂
• §4.2.1.2 氨基修饰的磁性荧光编码微球的制备
• §4.2.1.3 量子点标记马病毒抗体
• §4.2.1.4 微球表面共价连接马病毒抗原
• §4.2.1.5 微球表面的免疫反应
• §4.2.1.6 竞争免疫法用于实际样品中的马病毒的多元免疫分析
• §4.2.2 结果与讨论
• §4.2.2.1 磁性荧光编码微球的性质
• 505nm/antibody)'>§4.2.2.2 量子点标记马病毒抗体(QDs_505nm/antibody)
• §4.2.2.3 最佳免疫反应时间
• §4.2.2.4 溶液pH值对免疫反应的影响
• §4.2.2.5 免疫反应的特异性
• §4.2.2.6 荧光免疫分析检测马病毒（EIV antigen和EIAV antigen）
• §4.2.2.7 竞争免疫分析法检测溶液中EIV antigen和EIAVantigen
• §4.2.3 本章小结
• 第五章 磁性荧光聚合物载药体系的制备及应用
• §5.1 实验部分
• §5.1.1 实验仪器与试剂
• §5.2
• 3O₄/SiO₂微球'>§5.2.1 羧甲基壳聚糖（CMCH）包覆的QDs-Fe₃O₄/SiO₂微球
• §5.2.2 水溶性磁性荧光共聚物载药体系的制备
• §5.2.3 药物释放研究
• §5.2.4 细胞标记
• §5.3 结果与讨论
• §5.3.1 多功能磁性荧光共聚物载药粒子的特性
• §5.3.1.1 尺寸特性
• §5.3.1.2 载药体系的磁响应性及荧光特性
• §5.3.1.3 傅里叶红外光谱
• §5.3.2 载药量及包封率
• 3O₄/SiO₂微球的投料比对产物粒子形貌及包封率的影响'>§5.3.3 不同CMCH与QDs-Fe₃O₄/SiO₂微球的投料比对产物粒子形貌及包封率的影响
• §5.3.4 载药粒子包埋阿霉素的体外释放
• §5.3.5 载药粒子作用于PC3M细胞
• §5.4 本章小结
• 参考文献
• 附录 作者简历
• 攻读博士学位期间发表论文
• 致谢