论文部分内容阅读
近年来,荧光探针被越来越多的应用于生物研究和临床诊断中。而金属纳米簇作为一种较为新颖的荧光材料有其特有的优点,其中金纳米簇（AuNCs）的高量子产率、较大的斯托克斯位移、低细胞毒性、高生物相容性以及荧光发射波长可调的特性使得它们在细胞识别、细胞追踪和在体荧光成像方面有着更突出的优势。而二氧化硅具有易于表面功能化修饰,较大的比表面积,低毒性和较高的稳定性的特点。以二氧化硅为外壳的壳核型的复合纳米材料,由于其独特的结构特性而呈现出许多特殊的理化性质,在生物成像、细胞标记、药物运输载体、生物传感器的方面也有着广泛的应用。因此本文将金纳米簇和二氧化硅的优势结合在一起制备了化学和光学稳定性更强的二氧化硅包被的金纳米簇,并研究了其在生物成像方面的应用。首先,本文研究了金纳米簇的制备。文中选用了三种方法制备金纳米簇,即以谷胱甘肽（GSH）为模板合成金纳米簇（GSH-AuNCs）;以组氨酸（His）为稳定剂和还原剂合成金纳米簇（His-AuNCs）;以牛血清蛋白（BSA）为模板,叶酸为还原剂和降解剂的绿色便捷的方案制备金纳米簇（BSA-AuNCs）。通过对三种方法制备的金纳米簇进行综合评估,结果表明以谷胱甘肽为模板制备金纳米簇稳定性差,不易应用于生物成像。而以His和BSA为还原剂和稳定剂制备的金纳米簇,荧光性质稳定。但是以BSA为模板辅助制备的金纳米簇荧光信号更强,能量更高,而且其最大发射波长可以达到624 nm的近红外波段,更易穿透生物组织,对以后的生物成像应用更有优势。因此本文选取了BSA-AuNCs继续后面的二氧化硅包覆实验。其次,为了进一步提高金纳米簇的荧光稳定性,本文对金纳米簇进行了二氧化硅包被,制备了壳核型的二氧化硅包被的金纳米簇（AuNCs@SiO2）。包硅这一步有利于分离,纯化和轻松地修饰AuNCs,也为进一步的生物医学成像提供便利。本文探究了两种方案进行二氧化硅包裹过程,通过改进的Stober法,将两种方案中的试剂浓度和反应条件进行了调整。包硅过程是将一定量的金纳米簇溶液分散于无水乙醇中。加入氨水,在碱性环境下,两次加入正硅酸乙酯（TEOS）作为硅源催化水解形成单分散的二氧化硅纳米粒子。最后在金纳米簇表面缩聚沉积SiO2,从而得到核壳结构的金纳米簇。结果显示方案二的配比和反应条件更易于形成外貌规整、分散性好的壳核型金纳米簇。最后,本文研究了包硅前后金纳米簇的生物成像效果。首先是通过MTT实验验证了AuNCs和AuNCs@SiO2的细胞毒性小,生物相容性较好。其次利用暗场显微镜和荧光显微镜检测了AuNCs和AuNCs@SiO2的体外细胞成像效果。结果表明无论是暗场成像还是荧光成像金纳米材料都能与细胞结合,清晰显示细胞形态,成像效果良好。最后将不同浓度的AuNCs@SiO2溶液通过皮下注射和肌内注射分别注射到小鼠背部皮下和右后腿肌肉内,借助CCD相机对金纳米材料进行小鼠在体荧光成像,结果显示AuNCs@SiO2在小鼠体内能发射明亮的荧光,与背景区分明显成像效果良好,且AuNCs@SiO2浓度越高,成像效果越好。这也说明了二氧化硅包裹后的金纳米簇不仅稳定性提高,而且荧光特性依旧明显,有利于生物医学成像。