碳纳米角/壳聚糖/量子点复合纳米材料的制备及生物应用

论文摘要

量子点以其卓越的的荧光性能,迅速成为人们关注的热点,越来越多地应用在生物成像方面。碳纳米角自被发现以来,受到研究者的广泛关注。与碳纳米管相比,由于其具有纯度高,反应活性高,空腔大等优点,是靶向药物的理想载体。探索将量子点和碳纳米角结合制备兼具荧光和储药性能的复合纳米材料对于靶向给药具有重要意义。目前,碳纳米角／量子点复合纳米材料的制备和应用还未见报道。本项研究首先将壳聚糖沉淀交联在碳纳米角表面以实现表面改性,再通过羧氨共价键合作用将改性后的碳纳米角与量子点耦合,合成了碳纳米角／壳聚糖／量子点复合纳米材料,并将其成功用于HeLa细胞标记和线虫的活体标记。具体研究工作内容如下：利用经典的水热法合成了不同荧光颜色的巯基乙酸稳定的强荧光CdTe量子点。用戊二醛溶液将壳聚糖通过沉淀交联的方法均匀地包覆在碳纳米角表面,实现了碳纳米角的表面修饰,使碳纳米角表面富含氨基。同时,由于壳聚糖表面存在的电荷效应,降低了碳纳米角的团聚程度,增强其水溶性。在活化剂(EDC和NHS)作用下,壳聚糖包覆的碳纳米角与巯基乙酸稳定的CdTe量子点通过羧氨共价反应,形成碳纳米角／壳聚糖／量子点复合纳米材料。经优化确定了合成复合纳米材料的最优条件为V(CNHs/CS):V(CdTe)=2:3,反应体系pH值为7,反应温度为50℃,反应时间为90min。对制备的复合纳米粒子进行红外,X射线衍射,透射电镜和荧光光谱等一系列表征,结果令人满意。将碳纳米角／壳聚糖／量子点复合纳米材料成功地用于线虫的活体标记和成像。研究了孵育时间,粒子浓度,纳米粒子的荧光颜色对线虫标记效果的影响。将碳纳米角／壳聚糖／量子点复合纳米粒子与转铁蛋白偶联,实现了HeLa细胞的荧光标记。用四甲基偶氮唑蓝(MTT)法,对碳纳米角／壳聚糖／量子点复合纳米材料的细胞毒性进行了研究,结果表明,复合纳米材料的毒性较低,具有很好的生物相容性,为在靶向给药领域的应用做了前期准备和铺垫。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 纳米科技和纳米材料
• 1.2 荧光量子点
• 1.2.1 量子点的概念
• 1.2.2 量子点的制备方法
• 1.2.3 量子点在生物分析中的应用
• 1.3 碳纳米材料
• 1.3.1 碳纳米角的性质
• 1.3.2 碳纳米角的表面修饰
• 1.3.3 碳纳米角在生物方面的应用
• 1.4 壳聚糖
• 1.4.1 壳聚糖的来源
• 1.4.2 壳聚糖的理化性质
• 1.4.3 壳聚糖的应用
• 1.5 碳纳米与荧光纳米复合材料
• 1.5.1 碳纳米管与有机染料复合
• 1.5.2 碳纳米管与量子点复合
• 1.5.3 碳纳米角与染料复合
• 1.6 本项研究选题的意义和思路
• 第2章 碳纳米角/壳聚糖/量子点复合纳米材料的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器与试剂
• 2.2.2 实验方法
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 CdTe量子点的表征
• 2.3.2 碳纳米角的表征
• 2.3.3 碳纳米角壳聚糖复合材料的表征
• 2.3.4 碳纳米角/壳聚糖/量子点复合纳米材料的表征
• 2.3.5 碳纳米角/壳聚糖/量子点复合纳米材料合成条件的优化
• 2.4 小结
• 第3章 复合纳米材料在线虫活体标记成像中的应用
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器与试剂
• 3.2.2 线虫活体成像的实验方法
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 线虫的活体成像结果
• 3.3.2 线虫活体成像结果及实验条件的考察
• 3.4 小结
• 第4章 复合纳米材料在细胞标记中的应用及其毒性研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 仪器与试剂
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 荧光复合纳米粒子与转铁蛋白连接后的光谱表征
• 4.3.2 链接转铁蛋白的荧光复合物标记细胞的原理
• 4.3.3 复合纳米粒子标记HeLa细胞的成像结果
• 4.3.4 复合纳米材料的细胞毒性研究
• 4.4 小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的论文