水溶性共轭聚合物分子刷/无机纳米粒子复合材料的制备及生物应用

摘要

将功能性无机纳米粒子和具有光电特性的共轭聚合物复合成水溶性纳米材料，充分结合它们各自的特性用于生物医学领域是目前的研究热点之一。但该类材料存在水溶性差、生物相容性差、荧光效率低以及光物理性质不稳定等问题。
　　由于水溶性共轭聚合物分子刷在水中溶解性高、分散度好、链空间延展性好、生物相容性好，同时具有优异的光物理性质，因此本论文提出利用水溶性共轭聚合物分子刷来同纳米粒子结合以期解决上述问题。我们首先通过表面原位聚合的方法制备了具有荧光特性的表面带有聚合物分子刷的磁纳米粒子。鉴于该类方法合成步骤复杂，荧光在水中较易猝灭，我们进一步合成具强荧光性质的接枝型共轭聚合物分子刷，充分利用聚合物分子刷本身的两亲性，π-π相互作用及富含高密度的功能基团同纳米材料作用，通过简单共混即方便迅速的实现了对多种功能性纳米材料（氧化铁、稀土上转换纳米材料以及氧化石墨烯）的表面修饰，赋予其水溶性和生物相容性;通过动态光散射和透射电镜、紫外吸收和荧光发射光谱等手段研究其形貌及光电性质，证明了该类材料具有良好的稳定性及多功能性;利用该类材料的优势，我们进一步开发了其在多模式生物成像（主要为荧光和磁共振成像）以及siRNA传递等生物医学领域的应用。研究结果表明这类纳米材料在生物医学方而具有潜在的应用价值。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 无机纳米材料及其表面功能化

1．2．1 无机纳米粒子性质及合成方法

1．2．2 纳米粒子表面功能化

1．3 共轭聚合物及其应用

1．3．1 共轭聚合物在化学生物传感中的应用

1．3．2 水溶性共轭聚合物在生物成像中的应用

1．4 刚柔嵌段共轭聚合物

1．5 本论文的研究思路

1．6 结论与展望

1．7 参考文献

第二章 原位聚合后修饰制备的荧光磁纳米粒子及其细胞成像

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 试剂和药品

2．2．2 实验仪器和方法

2．2．3 本体ATRP聚合制备P(PEGMA)-MNPs

2．2．4 氨基功能化的P(PEGMA)-MNPs的制备(NH2-MNPs)

2．2．5 FITC功能化的NH2-MNPs(FITC-MNPs)的制备

2．2．6 细胞摄取、毒性及成像

2．3 结果和讨论

2．3．1 磁纳米粒子的物理性质

2．3．2 红外表征

2．3．3 XPS分析

2．3．4 TEM分析

2．3．5 热重分析

2．3．6 磁学性质分析

2．3．7 细胞摄取和成像

2．4 本章小结

2．5 参考文献

第三章 共轭聚合物分子刷／磁纳米粒子复合材料的制备及体外双模式成像

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂和药品

3．2．2 实验仪器和方法

3．2．3 油酸包裹磁纳米粒子的制备

3．2．4 共轭聚合物分子刷的合成

3．2．5 荧光磁纳米粒子的制备

3．2．6 细胞摄取和毒性

3．2．7 体外荧光成像

3．2．8 体外磁共振成像

3．3 结果和讨论

3．3．1．磁纳米粒子的制备

3．3．2 XRD分析

3．3．3 红外分析

3．3．4 XPS分析

3．3．5 TEM和DLS分析

3．3．6 热重分析

3．3．7 磁学性质分析

3．3．8 细胞摄取和毒性

3．3．9 体外荧光成像

3．3．10 体外磁共振成像

3．4 本章小结

3．5 参考文献

第四章 共轭聚电解质分子刷/上转换稀土纳米粒子的制备及细胞成像

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂和药品

4．2．2 实验仪器和方法

4．2．3 UCNPs的合成

4．2．4 NaYF4：Yb/Er@PFNBr纳米复合物的合成

4．2．5 细胞毒性和成像

4．3 结果与讨论

4．3．1 合成和形貌分析

4．3．2 DLS和Zeta电位

4．3．3 红外和热重分析

4．3．4 光学性质

4．3．5 细胞毒性及上转换细胞成像

4．4 本章小结

4．5 参考文献

第五章 水溶性共轭聚电解质分子刷/氧化石墨烯复合材料的制备及性能研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 试剂和药品

5．2．2 实验仪器和方法

5．2．3 rGO/PF-g-PSBMA复合泡沫的制备

5．3 结果与讨论

5．3．1 PF-g-PSBMA与GO的表征

5．3．2 rGO/PF-g-PSBMA复合物的水溶性

5．3．3 FT-IR和拉曼光谱表征

5．3．4 rGO/PF-g-PSBMA的SEM氮吸附-脱附表征

5．3．5 rGO/PF-g-PSBMA薄膜性质表征

5．4 本章小结

5．5 参考文献

第六章 阳离子型共轭聚合物分子刷对siRNA的传递和基因沉默作用研究

6．1 引言

6．2 实验部分

6．2．1 试剂和药品

6．2．2 实验仪器和方法

6．2．3 siRNA/PFNBr复合物制备与表征

6．2．4 琼脂糖凝胶电泳实验

6．2．5 PFNBr对siRNA的荷载容量

6．2．6 SiRNA的释放行为

6．2．7 细胞摄取与成像

6．2．8 细胞毒性检测

6．2．9 SiPlk1转染和荧光定量PCR实验步骤

6．3 结果与讨论

6．3．1 siRNA/PFNBr的制备与表征

6．3．2 PFNBr对siRNA的负载容量

6．3．3 siRNA/PFNBr复合物的稳定性

6．3．4 siRNA从复合物中释放的过程研究

6．3．5 细胞摄取、成像和细胞毒性研究

6．3．6 基因干扰效率研究

6．4 本章小结

6．5 参考文献

第七章 论文主要结论

附录1 攻读博士学位期间发表和撰写的论文

附录2 攻读博士学位期间获得和参与的科研项目

致谢