多功能有機(jī)-無(wú)機(jī)聚合物復(fù)合微球的制備、表征及其生物應(yīng)用.pdf

1、隨著納米生物技術(shù)的發(fā)展，智能型復(fù)合結(jié)構(gòu)的聚合物微球正廣泛受到人們的關(guān)注，特別是對(duì)有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合體系的探索，使納米材料在生物標(biāo)記、生物分子的分離、重大疾病的臨床檢測(cè)與治療等諸多領(lǐng)域體現(xiàn)出巨大的應(yīng)用前景。在這種研究背景下，本論文圍繞著有機(jī)/無(wú)機(jī)復(fù)合微球展開(kāi)，分別研究了具有可移動(dòng)磁核的聚合物空心球，并實(shí)現(xiàn)了空腔內(nèi)磁核上的熒光分子修飾；水熱法制備了高質(zhì)量的CdTe半導(dǎo)體納米晶體，作為熒光探針應(yīng)用于細(xì)胞成像；復(fù)合了CdTe納米晶體的優(yōu)越發(fā)光性質(zhì)、

2、Fe<,3>O<,4>納米粒子的超順磁性以及聚(N-異丙基丙烯酰胺)的溫度響應(yīng)性三種功能，制備了靶向型可熒光示蹤的聚合物微球；為了提高功能性微球的生物相容性，使Fe<,3>O<,4>以及CdTe納米晶體一步法復(fù)合到殼聚糖-聚甲基丙烯酸微球中，并驗(yàn)證了磁場(chǎng)對(duì)可生物降解載體的胞吞作用的影響。具體來(lái)說(shuō)，有以下四個(gè)方面的結(jié)果： (1) 基于以前的工作，制備了以Fe<,3>O<,4>@SiO<,2>為模板，交聯(lián)聚(N-異丙基丙烯酰胺)(P

3、NIPAM)殼層包覆的磁性/溫敏聚合物微球。由于溫度改變能實(shí)現(xiàn)PNIPAM殼層溶脹及收縮，利用NaOH溶液對(duì)于二氧化硅的蝕刻效果，在聚合物殼層不同的“開(kāi)關(guān)”狀態(tài)下，實(shí)現(xiàn)可控蝕刻二氧化硅殼層，制備了具有可移動(dòng)磁核的PNIPAM溫敏空心球。為了進(jìn)一步使空心球內(nèi)腔功能化，實(shí)現(xiàn)受限空間反應(yīng)，以有機(jī)染料分子FITC作為模型，在空心球內(nèi)腔修飾磁核表面的二氧化硅，然后通過(guò)化學(xué)鍵成功固定了FITC分子，從而制備了具有磁性/熒光/溫敏的聚物空心球。

4、 (2)通過(guò)水熱法技術(shù)合成了高質(zhì)量的巰基乙酸(TGA)穩(wěn)定的CdTe半導(dǎo)體納米晶體。系統(tǒng)研究了反應(yīng)條件對(duì)于納米晶的生長(zhǎng)和發(fā)光性質(zhì)的影響。通過(guò)分別改變配體與單體的配比、兩種單體的配比、反應(yīng)溫度和前體溶液濃度，我們優(yōu)化了反應(yīng)條件，得到了最高量子效率在50％以上的CdTe納米晶體，并且討論了單巰基絡(luò)合物及雙巰基絡(luò)合物對(duì)于水相中納米晶體的生長(zhǎng)和成核的重要影響。此外，通過(guò)細(xì)胞標(biāo)記實(shí)驗(yàn)，證明了CdTe納米晶在生物標(biāo)記方面優(yōu)越的發(fā)光性質(zhì)和一定的生物

5、相容性。雖然，紫外燈輻照會(huì)使合成的納米晶在較短時(shí)間內(nèi)聚集沉淀，但是我們通過(guò)二氧化硅的后處理，得到了分散更穩(wěn)定的復(fù)合納米粒子。并且用于表面二氧化硅殼層的生長(zhǎng)，獲得了核殼結(jié)構(gòu)的復(fù)合微球。從而有利于進(jìn)一步通過(guò)修飾得到生物分子偶合的靶向型熒光探針。 (3) 基于CdTe納米晶體優(yōu)越的發(fā)光性質(zhì)，討論了將CdTe和磁性溫敏聚合物微球(Fe<,3>O<,4>@SiO<,2>@PNIPAM)復(fù)合的方法。首先利用巰基乙酸穩(wěn)定的CdTe納米晶體和二

6、氧化硅對(duì)金屬離子Cd<'2+>的靜電相互作用，實(shí)現(xiàn)了兩者共沉淀，并且通過(guò)TEM觀察到二氧化硅粒子表面的CdTe層。在此基礎(chǔ)上，我們利用Stober方法制備了Fe<,3>O<,4>@SiO<,2>核殼結(jié)構(gòu)的磁性二氧化硅微球，然后在其表面沉積CdTe納米晶體。為了避免CdTe受環(huán)境腐蝕，同時(shí)也為了提高其分散穩(wěn)定性。我們借助配體交換及硅烷試劑的水解縮合，得到了表面覆蓋薄層二氧化硅的磁性熒光復(fù)合結(jié)構(gòu)。這樣不僅穩(wěn)定了CdTe發(fā)光性質(zhì)，而且可以實(shí)現(xiàn)

7、其表面功能化。以磁性/熒光二氧化硅微球?yàn)榉N子，包覆了交聯(lián)的PNIPAM殼層，表征了其形態(tài)、尺寸分布、溫敏特性、發(fā)光特性和磁學(xué)性質(zhì)，并且利用CHO細(xì)胞成功實(shí)現(xiàn)了對(duì)微球的內(nèi)吞化作用。實(shí)驗(yàn)證明所設(shè)計(jì)的多功能微球復(fù)合了磁靶向、熒光成像和溫度可控相轉(zhuǎn)變?nèi)齻€(gè)功能，將在癌癥的檢測(cè)和治療方面體現(xiàn)其潛在的應(yīng)用前景。 (4) 討論了一步法制備具有磁性/熒光可生物降解的聚合物復(fù)合微球(CdTe/Fe<,3>O<,4>/CS-PMAA)。通過(guò)質(zhì)子化的殼

8、聚糖與羧酸根離子穩(wěn)定的納米晶體之間的靜電相互作用(Fe<,3>O<,4>和CdTe)，形成高分子/無(wú)機(jī)納米粒子間的復(fù)合物，以此作為模板，聚合甲基丙烯酸(MAA)，從而實(shí)現(xiàn)一步法制備了磁性/熒光復(fù)合微球。這種微球顯示了窄的尺寸分布和規(guī)則的形態(tài)。采取適合的MAA羧基和CS氨基的配比(4∶1)，提高了無(wú)機(jī)納米粒子的包封率，不僅可以有效的包覆量子點(diǎn)，而且成功的通過(guò)投料來(lái)控制磁含量的大小。在pH值5-11范圍內(nèi)，包覆的量子點(diǎn)體現(xiàn)了優(yōu)越的發(fā)光性能。