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水滑石(LDHs)因其独特的层状结构、层板组成含有羟基、表面带正电、阴离子交换性等结构特点,其层板内外表面可被含有功能性基团的有机物修饰,从而制备功能化的LDHs。LDHs良好的生物相容性和易降解,使其在生物医药领域展现出良好的应用前景。但LDHs本身缺乏靶向性,本文设想利用层状LDHs层板氢氧八面体的可修饰性,可以连接各种具有生物靶向作用的物质,为应用于生物成像打下基础。LDHs表面修饰的研究无论在理论研究方面还是在实际应用方面都有着十分重要的意义。本研究主要内容包括: ⑴叶酸对Zn-Al-CO3-LDH的表面修饰。首先采用共沉淀法合成了主体Zn-Al-CO3-LDH,然后利用其层板的可修饰性将其与有机荧光分子8-氨基萘-1,3,6-三磺酸二钠盐(ANTS)组装,制备了一系列插层产物和吸附产物,得到了荧光标记的LDHs,再利用3-氨丙基三甲氧基硅烷(APTS)对产物表面进行了硅烷基化,最后将具有肿瘤细胞靶向性的叶酸(FA)通过与APTS形成肽键连接到层板表面,其目的是为了制备可用于体内生物成像且具有肿瘤细胞靶向性的LDHs功能材料。论文采用XRD、FTIR、TEM、NMR对上述产物结构进行了表征,采用荧光发射光谱研究了产物的光谱性质。研究发现上述的合成方法未能成功制备可用于体内生物成像且具有肿瘤细胞靶向性的LDHs功能材料,但是实验发现上述制备的ANTS荧光标记的LDHs表现出对叶酸的识别作用,这为下部分的研究奠定了良好的基础。 ⑵ANTS表面修饰的Zn-Al-CO3-LDH对叶酸的识别研究。首先采用共沉淀法合成了主体Zn-Al-CO3-LDH,再将ANTS修饰在了LDHs表面,并优化了合成条件,制备了荧光性能良好的ANTS表面修饰产物。研究发现该表面修饰产物Zn-Al-CO3-LDH-ANTS可有效地识别叶酸,可作为一种用于检测叶酸的新型荧光纳米传感器。为此论文系统地考察了该荧光纳米传感器的结构稳定性,浓度、pH、干扰物质(糖类有机物和常见金属离子)等因素对该荧光纳米传感器的影响。实验结果表明该荧光纳米传感器具有良好的结构稳定性,通过荧光猝灭法对叶酸进行定量检测。该方法的检测范围为10.0~100.0μmol/L,线性方程为F0-F=38.52+4.230[FA](μmol/L),R2=0.9952,检测限为1.9μmol/L,具有较高的灵敏度,而且在误差为±5%时,葡萄糖、果糖、蔗糖、K+和一定浓度范围的Mg2+、Ca2+、Co2+、Ni2+、Cu2+、Fe3+(100倍的Mg2+,40倍的Ca2+、Co2+、Ni2+,10倍的Cu2+,2倍的Fe3+)等干扰物质对该荧光纳米传感器的影响不大,表明该传感器具有较高的选择性。最后通过XPS分析和理论计算,提出了该传感器可能的配位交换识别机理,认为由于叶酸与Zn-Al-CO3-LDH层板中的Zn2+的配位能力强于ANTS,修饰在LDHs表面上的ANTS被叶酸取代而发生脱落,从而Zn-Al-CO3-LDH-ANTS纳米传感器发生了荧光猝灭。 ⑶LDHs内外表面可以有效地被有机荧光染料分子ANTS修饰,通过主客体之间的各种相互作用,可以改善客体的荧光性能和结构稳定性。LDHs外表面可被具有肿瘤细胞靶向性的生物小分子叶酸所修饰,使LDHs具有肿瘤细胞靶向性,但实验条件有待进一步研究。此外实验发现经ANTS表面修饰的LDHs具备了识别和检测叶酸的功能,可作为一种用于检测叶酸的新型荧光纳米传感器。这些研究结果对于生物成像技术和荧光纳米传感器的发展具有十分重要的意义。