荧光金纳米粒子和碳量子点的合成及其在检测和生物成像方面的应用研究

摘要

近年来，新型的荧光纳米材料因其卓越的光学及化学性能而备受瞩目，并在生物、医学、环境等领域得到广泛应用。相比于传统的有机荧光染料，荧光纳米材料具有荧光强度高，光稳定性好，抗光漂白，发射峰位置可调，表面易于修饰等优点。荧光纳米材料通常包括:半导体量子点、稀土掺杂上转换纳米材料、贵金属纳米粒子（比如金纳米粒子）以及碳量子点。但是，半导体量子点的制备条件比较苛刻，且先驱体为Cd、Pb、Hg等重金属离子盐，对人体和环境都会造成极大的伤害，这些因素一定程度上限制了其应用。制备上转换材料的原料比较昂贵。因此，毒性小，生物相容性好的金纳米粒子和碳量子点吸引了更多研究者的关注。
　　本文合成了五种新型荧光纳米材料，详细研究了其荧光特性及其靶向识别性能，并深入探讨了相关靶向识别机制。主要研究内容如下：⑴卡托普利-金纳米粒子的合成以及Hg2+靶向识别研究。以卡托普利为稳定剂，四羟甲基氯化磷为还原剂，建立了一种简单、温和、快速(5 min)、绿色合成荧光金纳米粒子的方法。研究表明Hg2+能够特异性猝灭金纳米粒子的荧光，基于此可以实现环境水样中Hg2+含量的快速检测。⑵多肽模板法合成波长可调的荧光金纳米粒子与其性能研究。采用序列结构不同的多肽为模板，硼氢化钠为还原剂，合成了具有不同发射波长的荧光金纳米粒子。合成的金纳米粒子具有斯托克斯位移大，荧光寿命长，稳定性好等优点。以此金纳米粒子为探针，可实现Hg2+的高灵敏度和高选择性检测。结合透射电子显微镜，X射线光电子能谱仪以及瞬态荧光仪等手段，我们对金纳米粒子在Hg2+存在下荧光的猝灭机制进行了探究。⑶草莓为碳源绿色合成氮掺杂荧光碳量子点及Hg2+靶向识别研究。以草莓为碳源，通过水热法合成了氮掺杂的荧光碳量子点。此方法不仅简单、绿色，而且经济。制得的碳量子点水溶性好，稳定性高，并能够作为荧光探针测定Hg2+。⑷葡萄为原料绿色合成荧光碳量子点及其细胞成像研究。用葡萄为原料一步水热法合成了量子产率较高的荧光碳量子点。合成的碳量子点水溶性好，稳定性高，粒径小，尺寸均一，细胞毒性低，具有较好的细胞成像能力。⑸无溶剂法合成氮和硫共掺杂的荧光碳量子点及其细胞成像研究。以硫酸庆大霉素为前驱体，在无溶剂的情况下，快速合成了氮和硫共掺杂的碳量子点。合成的碳量子点水溶性好，稳定性高，荧光寿命长，生物相容性好，可用于宫颈癌细胞的荧光成像。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 金纳米粒子

1．1．1 金纳米粒子的制备方法

1．1．2 金纳米粒子的应用

1．2 碳量子点

1．2．1 碳量子点的制备方法

1．2．2 碳量子点的应用

1．3 展望

第二章 卡托普利为稳定剂合成的荧光金纳米粒子及其在检测汞离子方面的应用

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 仪器与试剂

2．2．2 实验方法

2．3 结果与讨论

2．3．1 金纳米粒子的合成与表征

2．3．2 Hg2+的测定

2．4 本章小结

第三章 以多肽为模板合成波长可调的金纳米粒子

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 仪器与试剂

3．2．2 实验方法

3．3 结果与讨论

3．3．1 金纳米粒子的合成与表征

3．3．2 Hg2+的测定

3．4 本章小结

第四章 氮掺杂碳量子点的一步绿色合成及高灵敏度高选择性检测汞离子

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 仪器与试剂

4．2．2 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 表征

4．3．2 Hg2+的测定

4．4 本章小结

第五章 碳量子点的绿色合成及细胞成像研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 仪器与试剂

5．2．2 实验方法

5．3 结果与讨论

5．4 本章小结

第六章 绿色无溶剂法制备氮硫共掺杂荧光碳量子点及其细胞成像研究

6．1 引言

6．2 实验部分

6．2．1 仪器与试剂

6．2．2 实验方法

6．3 结果与讨论

6．4 本章小结

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学位论文

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