聚集诱导发光分子的合成及其在荧光纳米粒子生物成像中的应用

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光学生物成像技术是生物和生物医学研究中最大的增长领域之一,它为生命科学的研究和疾病诊断提供了一种直接的可视化工具,具有重要意义。基于聚集诱导发光(AIE)的有机荧光分子在生物成像领域近来受到了人们的广泛关注。尤其是利用AIE分子制备的高亮度的荧光纳米粒子,在生物成像中表现出很好的发展前景。本论文基于9,10-二乙烯基蒽(DSA),设计合成了一系列具有AIE性质的荧光分子,并探索利用他们制备的纳米粒子在生物成像中的应用。具体研究内容如下:1.设计并制备了一种含DSA荧光团的叶酸修饰介孔二氧化硅荧光纳米粒子。所制备的纳米粒子具有核壳结构。具有AIE性质的DSA荧光团聚集在纳米粒子的核心内,外层有介孔二氧化硅保护壳。通过增加负载DSA的浓度,可以使纳米粒子荧光增强,而不发生淬灭。纳米粒子具有小尺寸(~60nm),粒径分布均一的特点。由于纳米粒子表面有大量负电荷,因此在水中具有很好的胶体稳定性。通过纳米粒子与HeLa细胞和小鼠前脂肪细胞的细胞成像试验,我们发现叶酸修饰纳米粒子对癌细胞具有识别作用,可用于靶向的癌细胞成像。由于所制备的纳米粒子具有介孔结构,因此其具有搭载抗癌药,靶向治疗的潜在应用。2.基于DSA,设计合成了一种树枝状的AIE荧光分子。通过把它与两种不同的给受体基团共价键相连,又得到了两种具有近红外发光的荧光分子。其中一种具有AIE性质,另外一种表现为聚集荧光淬灭(ACQ)性质。通过研究他们的光物理性质,分析了他们产生AIE性质和ACQ性质的原因。应用具有AIE性质的荧光团,和一种两亲性嵌段聚合物PS-PVP,制备了一种可以稳定分散在水中的胶束纳米微球,其粒径分布均一,大约25nm。纳米粒子具有强烈的红色荧光发射,荧光发射峰位在643nm处。随着纳米粒子中染料分子浓度的增加,荧光量子产率逐渐增加。当染料分子质量分数为10%时,荧光量子产率可达到12.9%。所制备的纳米粒子可用于红光细胞成像,纳米粒子与Hela细胞共培养后,可以进入Hela细胞的细胞质和细胞核,发出强烈的红色荧光信号。表现出了很好的应用前景。
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