基于碳納米管磁性-發(fā)光復(fù)合體系的構(gòu)建及其納米生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用研究.pdf

1、碳納米管由于具有獨(dú)特的物理、化學(xué)性能、易于在表面修飾功能分子以及容易進(jìn)入細(xì)胞等獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn),使其在納米生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景,成為目前國際的研究熱點(diǎn)。另外,多功能納米復(fù)合體系的設(shè)計(jì)與合成在納米醫(yī)學(xué)生物領(lǐng)域有助于提高疾病的早期檢測水平和治療效果。因此,結(jié)合碳納米管與多功能納米復(fù)合體系的優(yōu)點(diǎn),以碳納米管為載體。制備磁性-發(fā)光多功能復(fù)合體系,在納米生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有重要意義。
　　 本文利用層層自組裝、共價(jià)連結(jié)和原位合成等化學(xué)溶液

2、反應(yīng)法,以碳納米管為載體,制備了多種磁性-發(fā)光復(fù)合體系,并研究其在納米生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尤其是在共聚焦熒光顯微成像和核磁共振成像中的初步應(yīng)用,取得了如下主要的創(chuàng)新成果:
　　 (1)提出了利用層層自組裝和共價(jià)連結(jié)相結(jié)合制備基于碳納米管(包括多壁和單壁碳納米管)的磁性-發(fā)光多功能復(fù)合體系的新方法和新思路。該方法具有操縱簡單、綠色環(huán)保、可重復(fù)性強(qiáng)、普適性廣等優(yōu)點(diǎn)。利用該方法,我們制備了如下幾種基于碳納米管的磁性-發(fā)光復(fù)合體系;多壁碳納米管

3、與超順磁性四氧化三鐵、半導(dǎo)體發(fā)光量子點(diǎn)的復(fù)合體系(MWNT-SPIO-QDs);單壁碳納米管與釓螯合物、半導(dǎo)體發(fā)光量子點(diǎn)的復(fù)合體系(SWNT-Gd-QDs);單壁碳納米管與銪、釓螯合物的復(fù)合體系(SWNT-Eu-Gd)。從而證明該方法在制備基于碳納米管的多功能復(fù)合體系的普適性。
　　 (2)提出了利用層層自組裝和原位反應(yīng)相結(jié)合制備基于碳納米管的新型磁性.發(fā)光復(fù)合體系的新方法。利用該方法,我們?cè)诙啾谔技{米管表面沉積鑭系摻雜稀土納米

4、顆?；蝈i摻雜硫化鋅納米顆粒,從而獲得兩種新型磁性-發(fā)光復(fù)合體系(MWNT/LaF3:Eu:Gd和MWNT/ZnS:Mn)。研究表明:在這兩種復(fù)合體系中,稀土離子和錳離子分別作為發(fā)光物質(zhì)及順磁性核磁共振造影劑。
　　 (3)提出了多種技術(shù),抑制發(fā)光物質(zhì)與碳納米管直接接觸而導(dǎo)致的熒光淬滅。在MWNT-SPIO-QDs復(fù)合體系中,我們將SPIO既作為核磁共振造影劑,又作為碳納米管與半導(dǎo)體發(fā)光量子點(diǎn)之間的隔離層,克服了相關(guān)熒光淬滅問題。

5、在MWNT/LaF3:Eu:Gd和MWNT/ZnS:Mn復(fù)合體系中,我們?cè)谔技{米管表面包覆二氧化硅層作為隔離層,成功抑制了發(fā)光物質(zhì)的熒光淬滅。在SWNT-Gd-QDs和SWNT-Eu-Gd復(fù)合體系中,我們采用在碳納米管表面層層自組裝多層高分子電解質(zhì)的方法,在碳納米管與發(fā)光物質(zhì)之間增加隔離層,避免了熒光淬滅。
　　 (4)將制備的磁性-發(fā)光復(fù)合體系成功地應(yīng)用于細(xì)胞雙模成像,既可以用于細(xì)胞共聚焦熒光顯微成像,又可以用作核磁共振成像造

6、影劑。研究表明:基于碳納米管的磁性-發(fā)光復(fù)合體系可以大幅度增強(qiáng)細(xì)胞標(biāo)記效果,其中最多可提高2.5倍以上。進(jìn)一步的研究表明:復(fù)合體系標(biāo)記細(xì)胞效果的提高主要是由于碳納米管能夠以主動(dòng)刺穿或被動(dòng)胞吞的方式穿透細(xì)胞膜進(jìn)入細(xì)胞,將負(fù)載在碳納米管表面的功能物質(zhì)輸送到細(xì)胞內(nèi)部,從而提高功能物質(zhì)的作用效果。
　　 5)發(fā)現(xiàn)了碳納米管能夠增強(qiáng)T2加權(quán)核磁共振信號(hào)的現(xiàn)象,使得帶有順磁性物質(zhì)的復(fù)合體系(包括MWNT/LaF3:Eu:Gd、MWNT/Zn