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金纳米团簇/聚合物复合纳米探针的制备和生物应用

张佳楠  
【摘要】:金纳米团簇(gold nanoclusters(Au NCs))通常是几个到几十个金原子作为核心,由有机分子如硫醇化合物或者蛋白质等作为保护配体,结合而成的分子级聚集体。与纳米粒子相比,Au NCs作为一种新型的纳米材料,拥有亚纳米级的尺寸、离散的能级和在可见光区可调的且依赖于自身尺寸的荧光特性。此外,Au NCs还具备生物相容性好、水溶性好等特点,因而其在生物传感及成像、光动力学理疗、药物传送等领域具有极大的应用潜力。BSA-Au NCs是以牛血清白蛋白(BSA)为保护配体获得的一种金纳米团簇,其制备方法简易方便、绿色环保。BSA-Au NCs具有小的尺寸、较好的量子效率、良好的稳定性和生物相容性等优点,可被应用于生物传感与检测、临床诊断等领域。但是过小的粒径大大限制了BSA-Au NCs在细胞标记领域的应用。因而本文设计了具有与BSA-Au NCs相似的光学特性和适合细胞标记的尺寸的金纳米团簇/聚合物复合纳米探针。本文先是利用BSA和氯金酸反应制备了尺寸约为1 nm的BSA-Au NCs,然后利用聚合物P4VP(Poly(4-vinylpyridine))与BSA-Au NCs发生反应得到了金纳米团簇与聚合物的复合材料。在第2章中,我们通过改变P4VP的反应浓度,得到三种不同尺寸(20 nm、40 nm、100 nm)的材料,并对金纳米团簇/聚合物复合纳米材料的尺寸、电位、光谱、形貌、荧光亮度等特性进行了表征。实验得到的金纳米团簇/聚合物复合纳米探针呈球形,且具有与BSA-Au NCs相似的光学特性、良好的胶体稳定性和适合细胞标记的尺寸,这揭示了金纳米团簇/聚合物复合物在细胞成像中具备一定的应用潜力。在第3章中,我们进行了金纳米团簇/聚合物复合纳米探针的细胞毒性评估实验和细胞标记实验。用MTT法检测金纳米团簇/聚合物复合纳米材料的细胞毒性结果显示:在不同浓度下,尺寸为100 nm的金纳米团簇/聚合物复合材料的细胞毒性最低;在较低浓度(50μg/ml、100μg/ml)下,各个尺寸材料的细胞毒性都较低;在高浓度(200μg/ml)下,尺寸为20 nm的复合材料的细胞毒性明显增加。从而揭示了金纳米团簇/聚合物复合具有良好的生物相容性和较低的细胞毒性。在MCF-7人乳腺癌细胞的荧光标记实验中,通过荧光显微镜成像结果可以评估不同尺寸的复合纳米探针对细胞的标记效率,从中挑选出最优的标记细胞的材料的尺寸。细胞标记的实验结果表明:尺寸较大的(40 nm、100 nm)金纳米团簇/聚合物复合纳米探针在光激发下的荧光发射较强、对细胞标记的效果较好。综合实验结果可知,适合MCF-7细胞标记的金纳米团簇/聚合物复合荧光探针尺寸为40-100 nm。


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