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荧光磁性纳米复合物合成和荧光猝灭分析

销售价格: 150元/篇 论文用途:硕士毕业论文 Master Thesis 编辑:若诗 点击次数:112
论文字数:0 论文编号:el2020122014010821228 日期:2020-12-23 12:37 作者:上海论文网
本文是化工工程论文,本论文成功的合成了Fe3O4纳米粒子、羧基改性Fe3O4@SiO2、表面富含氨基的核壳CdTe@CdS量子点。采用EDC/NHS联用法活化羧基,利用其与氨基的共价偶联,成功的合成了Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS荧光磁性纳米复合材料。之后将CdTe@CdS量子点、Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS荧光磁性纳米粒子分别与叶酸通过共价偶联方式构筑结合。得到的Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS-FA用于细胞荧光追踪。本文得到的主要结论包括:1.饱和磁化强度较比于羧基修饰前明显增强,强度高达25.6emu/g。通过一锅合成法制备得到核壳CdTe@CdS量子点,改变反应回流时间,得出反应为140min时,荧光强度最高。在氨基与羧基发生共价偶联基础上,得到Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS纳米复合物,产物同时具备荧光性及磁性。

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第一章绪论

 

在过去的几十年里,随着QDs设计和生产技术越来越完善,QDs已经成为光学和生命科学等领域的研究热点。但是QDs的毒性问题也严重限制了其在生物医学领域的广泛应用[43]。因此今后QDs的研究方向应集中在QDs表面修饰保护涂层和稳定外壳上,做到既不影响其功能又能减少毒性,从而更好的为临床应用服务。在最优荧光条件下,将双功能纳米材料与叶酸结合后的复合材料用于HepG2细胞的荧光示踪研究,结果发现Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS-FA与细胞中特异性叶酸受体结合于细胞表面,同时其荧光猝灭现象同样符合Stern-Volun方程,且拟合度线性较好。同时,对复合材料的细胞毒性进行了研究,结果表明小鼠巨噬细胞在Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS较高浓度下仍然使保有较高的存活率,说明复合材料在生物医学领域具有潜在的应用价值。

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第二章荧光磁性复合纳米粒子的合成及其表征

 

2.1引言
随着纳米科学的发展,各种各样实用型纳米材料相继研发成功,纳米材料结构修饰及功能化改造技术得到长足的进步,适用于生物医学领域的功能性纳米材料也得到广泛的应用与研究。其中,超顺磁性纳米粒子由于其优异的的物理和化学性能,目前已被应用于细胞分离、磁共振成像造影剂、磁性辅助药物递送,以及被用作治疗高温癌症的介体和DNA传感器[44]。例如,Fe3O4纳米材料已在体外和体内用于各种生物医学应用中。研究发现,铁基质纳米粒子具有远距离指导神经元运动和生长的潜力。Fe3O4纳米粒子被证明对神经元的修复和再生有效,氧化铁纳米粒子可用于指导神经突生长的方向。目前,氧化铁纳米粒子也已用于在外部磁场条件下引导原生代神经细胞通过血流流向受伤部位进行神经细胞修复[89]。由此可见,磁性材料当前已为其在生物医学领域的应用打开了广阔的应用前景。

 

2.2实验部分
量取0.1gFe3O4@SiO2-COOH磁性纳米粒子分散至4mL羧基活化溶液中,室温下超声反应30min,使磁性纳米粒子的表面羧基充分活化。然后将混合溶液转移至规格为15mL离心管中,加入10mL量子点溶液。将离心管用密封袋密封完全后置入恒温振荡器中恒温反应4h(反应条件为温度为40℃、转速为180rpm)。反应结束后用强力磁铁将得到的暗红色荧光磁性纳米复合物磁性分离出来,此时上清液依然呈现淡红色,留取上清液保存。随后分别用去离子水和无水乙醇将暗红色产物洗涤三次,得到Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS荧光磁性纳米粒子。最后将产物置于10mL去离子水中保存。合成过程见图2.1。
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第二章荧光磁性复合纳米粒子的合成及其表征...................................19
2.1引言....................................................................................................19
2.2实验部分............................................................................................19
2.3实验合成部分...................................................................................21
第三章荧光磁性纳米粒子的猝灭探究及细胞示踪...............................33
3.1引言....................................................................................................33
3.2实验部分............................................................................................34
3.3实验合成部分...................................................................................35
第四章结论与展望...................................................................................49

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第三章荧光磁性纳米粒子的猝灭探究及细胞示踪

 

3.1引言
荧光标记技术是生物医学领域常用的检测手段,主要用于成像和测定。传统荧光团(例如荧光染料)的光漂白性质以及对环境因素高敏感性等缺点限制了其在生物医学领域的应用[10]。同传统荧光染料相比,荧光纳米材料具有更优越的光学性能,例如更亮的荧光、更宽的激发和发射波长选择,更高的光稳定性等,并且它们的尺寸或形状可控的光学特性也有助于将其用于各种探针以实现更高的分析通量。此外,荧光纳米材料由于表面附着多个荧光分子,致使其在荧光检测上标记率提高。作为传感器材料,呈现较高的灵敏度[21,22]。荧光共振能量转移技术近年来多用于生物传感器方面,以说明供体和受体之间的能量传递问题。荧光共振能量转移[93](FRET)是指激发能量从激发的施主荧光团(供体)吸收一个能量更高的光子后向靠近的基态受主荧光团(受体)的非辐射转移,从而使受体发射一个能量更低的光子。在这个非辐射过程中,受激状态的供体通过长距离偶极-偶极相互作用将能量转移至近端基态受体,自身的荧光强度降低、荧光寿命缩短。发生能量转移的原因依赖于诸多因素,例如是否存在供受体发射和吸收光谱重叠,跃迁偶极的相对方向,最重要的是供体和受体分子之间的距离。FRET通常发生在一定距离上与大多数生物大分子的尺寸相当,即大约10至100Å。
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3.2实验部分
采用NANOZS90型纳米粒度和Zeta电位分析仪(DLS)测量这些颗粒表面的ζ电位;用Nicolet507800型傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)分析合成的纳米颗粒的表面官能团情况;在365nm的激发波长下,用DeltaFlex型的荧光光谱仪测量样品的荧光发射光谱及荧光寿命;用CARY50型紫外分光光度计在室温条件下测量波长在200~600nm范围内固态叶酸粉末和磁性纳米粒子的吸收光谱;用Beckman型的流式细胞检测仪仪和ELx808型酶标仪测量样品的细胞毒性;用IX71型荧光显微镜表征合成样品荧光示踪情况。物质表面基团于溶液中会呈现正电性或者负电性,亦可通过该手段得到的正负性数值来证实表面基团。Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS荧光磁性纳米粒子的zeta电势见图3.1。由图可知其电势平均值结果为2.56mV,这是由于在磁性纳米粒子中加入过量的量子点溶液时,二氧化硅表面所带羧基基团均已与量子点表面氨基形成酰胺键,但由于过量的氨基存在于溶液中,致使溶液呈现正电性。叶酸由于表面存有大量羧基基团,测得的电势结果平均值为-6.44mV,呈负电性。Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS-FA的电势平均值结果与加入叶酸的量相关。当叶酸浓度较低时,电势平均值呈现为正值。原因在于当叶酸量相对较少,表面羧基处于饱和,溶液中仍存有大量氨基基团。当叶酸浓度较高时,加入同体积较高浓度叶酸时,表面羧基被未饱和,电势平均值呈现为负值。
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第四章结论与展望

 

2.在单一核壳量子点CdTe@CdS及荧光磁性复合材料Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS表面分别连接叶酸。测试结果显示均发生荧光衰弱及猝灭现象。通过对材料进行紫外吸收、荧光光谱及荧光寿命测试分析。得到CdTe@CdS-FA猝灭形式主要为静态猝灭。而Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS-FA发生猝灭的形式为静态猝灭和动态猝灭共存。且荧光猝灭机理可通过荧光共振能量转移理论及电子转移解释。通过Stern-Volmer方程拟合结果计算显示,Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS-FA荧光强度与叶酸浓度拟合关系较好。利用荧光衰减及猝灭现象检测样品中叶酸浓度具有潜在的应用价值。3.对荧光磁性纳米复合材料Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS进行了细胞毒性实验和示踪实验。细胞毒性实验结果表明,在Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS浓度为2mg/mL时,小鼠巨噬细胞存活率仍达到96%,说明具有较高的安全性。且通过Fe3O4@SiO2-CONH-CdTe@CdS-FA与细胞表面叶酸受体相结合,进行了细胞的荧光示踪研究,得到的结果表明该材料在细胞示踪方面具有潜在应用价值。
参考文献(略)
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