复合金纳米棒的LSPR传感和复合纳米二氧化硅药物控制释放体系的研究

摘要

多功能复合纳米材料的设计、合成以及生物医学应用是化学、材料和生物医学等交叉领域的研究热点。近年来，新型多功能纳米材料特别是贵金属纳米材料和二氧化硅纳米材料在分子传感，生物成像、荧光传感、药物释放、组织工程以及医学诊断与治疗等生物医学领域中得到了广泛的应用，并极大地推动了相关领域的研究和发展。因此，本论文以金纳米棒、二氧化硅、聚合物分子、生物大分子、荧光分子以及药物分子等为结构单元，设计合成了多种基于复合金纳米棒表面等离子共振(LSPR)的传感探针和复合二氧化硅可控药物释放系统，并且进一步利用金纳米棒的独特性质研究了其复合纳米颗粒的生长动力学。
　　本论文共分为五章，包含以下主要研究内容:
　　第一章为前言，综述了LSPR基本原理，LSPR传感材料及应用，二氧化硅包裹的复合纳米材料的设计、合成，以及生物医学应用，并提出了本论文的研究思路。
　　第二章提出了一种新型的巯基小分子的传感体系，利用金纳米棒独特的LSPR性质，合成了聚合物／金纳米棒复合纳米颗粒，并且利用Au-S原子之间的强相互作用以及聚合物分子对于不同大小的巯基分子的体积排阻效应，构建了基于聚合物／金纳米棒的巯基化合物传感体系，并进一步研究了巯基分子配体交换传感模式对于传感体系的干扰和影响。
　　第三章设计合成了超薄二氧化硅包裹的复合金纳米棒，并在二氧化硅表面修饰上特异性传感分子适配子/特异性分子，构建了对于生物大分子的特异性传感体系，并进一步探究了该体系在体内传感中应用的可行性。该体系主要有两大优势:一是利用超薄的二氧化硅壳层有效地阻止了传感体系中非目标巯基化合物与金纳米棒表面的配体交换和特异性相互作用，大大提高了利用金纳米棒传感的选择性和特异性;二是超薄二氧化硅厚度约为2nm，尽可能的保证了LSPR传感的灵敏度（262nm/RIU）。
　　第四章以金纳米棒特有的LSPR性质研究了超薄二氧化硅包裹的复合金纳米棒制备过程中二氧化硅在金纳米棒表面的沉积过程，包括不同浓度反应物对于二氧化硅沉积动力学的影响、二氧化硅不同沉积阶段对于金纳米棒灵敏度的影响、LSPR的光谱性质与沉积厚度的关系以及对于沉积过程的深度探究。
　　第五章设计并合成了一类新型的基于复合二氧化硅纳米颗粒的酸活化型荧光成像探针及治疗试剂，其由荧光染料分子和药物分子、pH敏感连接键以及二氧化硅载体组成。以强荧光性的抗癌药物分子阿霉素(DOXO)为模型分子，验证了酸刺激-响应的药物释放的过程。并通过双荧光细胞成像实现了细胞内实时监控药物释放的过程。
　　最后，对本论文的研究内容进行了总结和展望。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 LSPR纳米传感材料概述

1．3 二氧化硅包裹的复合纳米材料概述

1．4 pH响应型药物释放体系

1．5 论文研究思路

第二章 基于单分散金纳米棒LSPR信号的生物巯基分子传感

2．1 前言

2．2 实验部分

2．3 结果与讨论

2．4 结论

第三章 基于超薄二氧化硅包裹的金纳米棒的LSPR传感技术研究

3．1 前言

3．2 超薄二氧化硅包裹的金纳米棒的合成与表征

3．3 基于超薄二氧化硅包裹的金纳米棒复合纳米颗粒的凝血酶LSPR均相传感体系

3．4 基于超薄二氧化硅包裹的金纳米棒复合纳米颗粒的无标记均相免疫分析体系

3．5 基于金纳米棒的复合纳米颗粒在细胞成像中的应用

3．6 结论

第四章 金纳米棒超薄二氧化硅壳层生长过程的LSPR监测

4．1 前言

4．2 实验部分

4．3 结果与讨论

4．4 结论

第五章 基于核壳结构纳米二氧化硅颗粒构建的酸敏感药物控制释放和监测体系

5．1 前言

5．2 实验部分

5．3 结果与讨论

5．4 小结与展望

总结与展望

参考文献

博士期间发表文章及奖励

致谢