荧光碳点合成及在光动力和光热治疗中的应用

摘要

碳点（Carbon Dots，CDs），近年来一种新型的碳纳米材料，因为具有光稳定性、生物相容性、渗透性、低毒性和易制备等优点，因此碳点在荧光成像、传感和药物传递等方面具有优秀的表现。近年来，研究者们对碳点的开发越来越深入，把碳点与新兴的肿瘤疗法—光动力和光热治疗相结合，成为癌症治疗一种有效的、副作用小的光治疗试剂。 本文第二章介绍了一种以亚甲基蓝作为碳源，通过水热法一步合成的新型亚甲基蓝荧光碳点，并应用于肿瘤的光动力治疗中。该碳点具有粒径小、分布均匀、稳定性好、细胞毒性小，且原料廉价易得、制备简单等优点。通过把亚甲基蓝制成碳点以减小其毒性，引入氮元素以增大其吸收波长，引入硫元素以提高单线态氧产率，使亚甲基蓝碳点成为一例优秀的光敏剂。通过体外细胞实验，该碳点可在低光强的光照下（30mW），肿瘤细胞的杀伤率超过70%。小鼠实验结果证明使用碳点可以有效地杀伤肿瘤细胞并抑制其生长。 本文第三章介绍了一种以七甲川菁染料（CY7）为碳源，通过水热法一步合成的新型荧光碳点。七甲川菁染料的吸收和发射波长位于近红外区，可以应用于感光材料，荧光探针，光热治疗等领域中。但是，它们的稳定性差、易于发生自聚、有明显的细胞毒性，从而限制了其应用。因此，以上述菁染料为原料制备碳点，不但可以保留其光动力性能，同时还降低了细胞毒性、增加其生物相容性与稳定性。此外，作为碳源的七甲川菁染料只在808nm处存在强吸收，最大发射峰对应为835nm。而所制备的碳点在560nm和825nm处均有很强的吸收，最大发射峰分别对应为580nm和846nm，可用于双模式荧光成像。此外，该碳点还具有一定的光热治疗效果。因此，该碳点既具有高效荧光成像的能力，同时还可以光动—光热联合治疗应用于肿瘤治疗中。

目录

1 绪论

1.1 碳点概述

1.2 碳点的合成方法

1.2.1 自上而下法

1.2.2 自下而上法

1.3 碳点的生物应用

1.3.1 基于碳点的肿瘤诊断

1.3.2 基于碳点的肿瘤治疗

1.4 选题依据

2 亚甲基蓝碳点的合成与应用

2.1 概述

2.2 实验部分

2.2.1 实验仪器

2.2.2 实验试剂与耗材

2.2.3 碳点的合成方法

2.2.4 碳点的合成优化

2.2.5 碳点的结构表征

2.2.6 碳点的光谱测试

2.2.7 碳点与DNA结合测试

2.2.8 碳点抗氧化还原性测试

2.2.9 碳点光动力测试

2.2.10 碳点的细胞实验

2.2.11 碳点的小鼠实验

2.3 结果与讨论

2.3.1 碳点的结构表征

2.3.2 碳点的结构分析

2.3.3 碳点的光谱分析

2.3.4 碳点的DNA结合测试

2.3.5 碳点的稳定性测试

2.3.6 碳点的单线态氧产率

2.3.7 碳点的细胞实验

2.3.8 碳点的小鼠实验

2.4 本章小结

3 七甲川菁染料碳点的合成与应用

3.1 概述

3.2 实验部分

3.2.1 实验仪器

3.2.3 七甲川菁染料的合成方法

3.2.4 碳点的合成方法

3.2.5 碳点的结构表征

3.2.6 碳点的光谱测试

3.2.7 碳点光动力测试

3.2.8 碳点光热测试

3.2.9 碳点的细胞实验

3.2.10 碳点的小鼠实验

3.3 结果与讨论

3.3.1 碳点的形貌结构

3.3.2 碳点的光谱

3.3.3 碳点的光动力测试

3.3.4 碳点的光热测试

3.3.5 碳点的细胞实验

3.3.6 碳点的小鼠实验

3.4 本章小结

结论

参 考 文 献

附录 CY7的核磁共振氢谱与高分辨质谱

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢