基于磁性組裝的納米復(fù)合造影劑.pdf

1、磁性納米材料是一種重要的無機功能性生物材料，由于其優(yōu)異的磁學(xué)性能和良好的生物相容性，在生物分子磁性分離、酶反應(yīng)、藥物載體和核磁共振成像等領(lǐng)域引起了極大的關(guān)注。近年來，磁性納米材料領(lǐng)域的一個重要的研究課題是如何通過磁性材料組裝獲得具有更高磁性能，以及多重組分、多重功能的復(fù)合雜化納米材料。本論文圍繞磁性組裝的納米復(fù)合造影劑這一重要課題，主要研究磁性單質(zhì)金屬、金屬氧化物及其與貴金屬、羥基磷灰石和石墨烯納米片的復(fù)合功能化納米材料的組裝，以及其生

2、物相容性以及生物成像方面的應(yīng)用。取得的研究成果如下：
　　 1、在三乙二醇（TREG）和聚乙烯吡咯烷酮（PVP）體系中，利用乙酰丙酮鈷(Co(acac)2)和乙酰丙酮鎳(Ni(acac)2)作為前驅(qū)體，通過微波法熱解合成了尺度均一的一系列不同Ni：Co組分的親水性磁性合金納米材料(Ni：Co=8:2,7:3，6:4，5：5)。不同組成比例的合金納米材料分別具有單分散顆粒，納米鏈和納米環(huán)等不同結(jié)構(gòu)。隨著結(jié)構(gòu)的變化，這一系列磁性合金

3、納米材料的磁性能，尤其是飽和磁化強度發(fā)生顯著變化。同時比較水熱和微波合成法，引入外加磁性的因素，從而給出磁性納米合金自組裝的機理。此外合成了Ni7Co3合金單分散納米顆粒和納米環(huán)，發(fā)現(xiàn)環(huán)狀組裝能大幅度提高材料的磁性能。
　　 以Ni7Co3合金納米環(huán)作為犧牲模板和還原劑，我們可以在室溫水溶液體系中方便地制備多組分的Ni7Co3 合金–Au納米環(huán)。由于具有聚乙烯吡咯烷酮（PVP）和貴金屬金納米顆粒的包覆，這一新穎的合金-金復(fù)合納米

4、環(huán)具有良好的生物相容性。隨著反應(yīng)物中合金和金前驅(qū)物的比例從5:1調(diào)整到 1:1，獲得的復(fù)合物的環(huán)狀形貌沒有改變，載負在合金納米環(huán)表面的金納米顆粒的數(shù)量明顯增加，而且金的形貌從棒狀轉(zhuǎn)變成顆粒。由于磁性材料的環(huán)狀組裝，所獲得復(fù)合納米材料具有較高的飽和磁化強度，從而顯示出增強的自旋-自旋弛豫時間（T2）核磁共振造影效果。獲得的一系列合金-金雜化納米復(fù)合物表現(xiàn)出優(yōu)異的多重模式腫瘤診斷造影劑方面的能力，包括雙光子熒光成像和T2核磁共振成像。

5、>　　 2、通過一種新穎的常溫常壓方法在水溶液中大量制備金包鈷的卵殼結(jié)構(gòu)納米球體，整個反應(yīng)快速可控，避免了復(fù)雜的溶劑體系和表面改性過程。在無外加磁場的條件下，可以獲得具有超順磁性的核心和具有空隙的金殼層的納米球體，同時，通過合成過程中外加弱磁場，我們還可以獲得“豌豆/豆莢”狀的Co@Au鏈狀磁性組裝結(jié)構(gòu)。這些磁性-貴金屬復(fù)合納米球和納米鏈具有空腔結(jié)構(gòu)，由于表面包覆有聚乙烯吡咯烷酮（PVP）而帶有正電荷，其結(jié)構(gòu)特性和表面特性的協(xié)同作用使

6、得該卵殼結(jié)構(gòu)復(fù)合納米材料在作為非病毒的載體應(yīng)用于基因傳遞和轉(zhuǎn)染方面具有出色的表現(xiàn)，具有同步進行T2核磁共振成像和雙光子熒光成像示蹤的潛力。
　　 3、無機非金屬生物材料是生物體中重要的組成部分，為軟組織提供保護和支持作用。主要包括硅藻的硅基殼套，軟體動物碳酸鹽基的硬殼和脊椎動物鈣基的骨骼。其中，羥基磷灰石作為牙釉質(zhì)和骨組織的主要成分，廣泛應(yīng)用于組織工程和骨修復(fù)等。我們提出了一種簡單制備高質(zhì)量磁性修飾的羥基磷灰石的辦法，通過調(diào)節(jié)反

7、應(yīng)物的比例，可以合成一系列具有不同磁性能的羥基磷灰石-四氧化三鐵復(fù)合物，形象地稱之為磁性組裝納米蠕蟲。對獲得的產(chǎn)物進一步進行生物來源聚合物殼聚糖和海藻酸鈉的多層修飾，得到了具有很好水溶性和生物相容性的材料，生物相容性體現(xiàn)為低細胞毒性和無溶血反應(yīng)。隨著載負的四氧化三鐵的比例的增加，制備這一些磁性組裝納米蠕蟲的磁性得到增強，具有良好的核磁共振造影效果。
　　 4、與超順磁性氧化鐵納米材料不同，順磁性的一氧化錳納米顆粒是一種新型的T1

8、型核磁共振成像（MRI）造影劑。我們首次報道在多元醇體系中利用微波輔助一步法快速合成水溶性氧化錳納米顆粒，與之前報道的油相體系中合成的一氧化錳納米顆粒相比，在進行生物應(yīng)用之前不需要復(fù)雜的配體交換或者聚合物包覆過程。此外，我們還成功地以還原性氧化石墨烯單層納米片為載體，載負組裝了具有不同組分比例的MnO-Fe3O4 納米顆粒，制備了一系列超順磁-順磁性組裝rGO-MnO/Fe3O4復(fù)合納米材料，顯示出良好的生物相容性和T1、T2雙重模式核