本站原创
摘要：作为一种新型的荧光纳米材料，量子点在生物医学领域的运用受到了国内外学者的广泛关注。量子点的运用范围广是由于它独特的化学性质和光学性质决定的，如发射光谱窄且对称、激发光谱宽且连续、光稳定性强、荧光寿命长等优点。目前，量子点的运用涵盖以生物检测到疾病诊断和治疗等许多方面。尽管量子点在实际运用中得到了广泛的关注，但同时也出现了很多亟待解决的不足：如何降低量子点中重金属泄露带来的生物毒性，提升量子点在活体成像中的组织穿透能力和降低生物自发荧光的干扰等。本论文将水相合成的两种新型掺杂型量子点运用于生物医学检测、细胞成像及疾病的诊断中。主要内容包括:论文的第一章中，主要介绍了量子点的性质、合成策略、运用探讨及掺杂型量子点的探讨进展等，阐明了本论文的探讨作用及主要内容。论文的第二章中，我们首次利用了无镉的Mn:ZnSe量子点制备的靶向光学探针对前列腺癌细胞进行了荧光标记与成像。该光学探针中采取的AMACR是一种高度敏感性和特异性的前列腺癌阳性标记物，与PSA相比具有更高的敏感性和特异性，可作为PSA的补充。Mn:ZnSe量子点可与AMACR抗体结合形成量子点-抗体生物复合物，以而可以对前列腺癌细胞LNCaP进行特异性的长时间的免疫荧光成像。MTT实验结果表明Mn:ZnSe量子点具有良好的生物相容性，对LNCaP细胞的生物毒性非常低。Mn:ZnSe量子点无重金属离子镉，由此具有非常低的生物毒性、优越的光稳定性和非常好的生物适应性，这将使它在生物检测、细胞组织成像甚至是活体探讨方面体现出巨大的潜力。论文的第三章中，我们利用Mn:ZnSe量子点和六个精氨酸的肽链（Arg6）构建的纳米探针，建立了一种能定量检测胰蛋白酶及其抑制剂的新策略。带正电的Arg6通过静电作用可与巯基丙酸修饰的Mn:ZnSe量子点结合，使量子点发生聚集引起其荧光猝灭。胰蛋白酶可以水解Arg6成为小的碎片，抑制量子点的聚集，使量子点荧光恢复，这样就可以通过Mn:ZnSe量子点荧光强度变化来定量检测胰蛋白酶。该纳米探针可用于检测胰蛋白酶的浓度低至40ng mL-1，我们将其用于人体液样品中胰蛋白酶含量的检测，得到满意的结果。该策略可以进行高通量胰蛋白酶及其抑制剂的检测，也可运用于胰腺炎的诊断和治疗。论文的第四章中，主要利用水相合成法制备的Mn:ZnSe量子点来定量检测对氧磷。我们基于量子点的荧光猝灭和酶的抑制作用建立了一种高灵敏的双酶催化传感器。乙酰胆碱脂酶水解乙酰胆碱生成胆碱，胆碱被胆碱氧化酶氧化生成的过氧化氢可以猝灭Mn:ZnSe量子点的荧光。对氧磷可以和乙酰胆碱脂酶的活性中心体反应来抑制酶催化产生的过氧化氢对量子点的荧光猝灭效应，这样就可以通过Mn:ZnSe量子点荧光强度的变化来定量检测对氧磷。论文的第五章中，我们利用纤维蛋白原和近红外CuInS_2量子点的复合系统进行高选择性和高灵敏度的凝血酶检测。近红外CuInS_2量子点具有低毒性、组织穿透能力强和无生物自发荧光干扰等优势，非常适用于生物医学检测和组织及活体成像。巯基丙酸修饰的CuInS_2量子点可以与纤维蛋白原表面的氨基通过静电作用形成Fib-CuInS_2复合物，这将导致CuInS_2量子点的荧光强度增强。当凝血酶加入到Fib-CuInS_2复合系统中时，就会催化游离的和结合的纤维蛋白原发生聚合，形成不溶性的纤维状纤维蛋白fibrin-CuInS_2QDs凝集物。离心后上层溶液的荧光强度会随着凝血酶浓度的增加而逐渐降低，通过上层溶液的荧光强度的变化即可实现对凝血酶的检测。这种策略能够检测皮摩尔浓度的凝血酶，在与凝血功能异常有关的疾病和癌症的诊断中具有巨大的潜力。论文的第六章中，我们开发了一种新型的抗癌药物传输系统（CuInS_2QDs/PGA-DOX复合纳米粒子），该系统是基于L-半胱氨酸修饰的CuInS_2量子点与聚谷氨酸（PGA）的静电相互作用，以及PGA与抗癌药物阿霉素（DOX）之间的共价作用而建立的。DOX可以通过光诱导电子转移历程来猝灭量子点的荧光，当CuInS_2QDs/PGA-DOX复合纳米粒子与羧肽酶作用，或进入肿瘤细胞后，PGA会被水解释放出DOX，这样CuInS_2量子点的荧光就会恢复。此多功能复合纳米粒子不仅可以释放抗癌药物，对癌细胞有靶向性的治疗作用，还可以利用量子点的荧光信号对药物的传输历程进行实时监测，同时可对癌细胞进行荧光成像。关键词：掺杂型量子点论文荧光浅析法论文疾病诊断论文细胞成像论文肿瘤的标记与治疗论文
中文摘要4-6
Abstract6-15
第一章 量子点的合成与运用探讨进展15-55
第一节 量子点的基本性质15-17
1.1.1 荧光激发和发射光谱15-16
1.1.2 光稳定性16-17
1.1.3 荧光寿命17
1.1.4 表面化学可塑性和良好的生物相容性17
第二节 量子点的合成17-21
1.2.1 金属有机合成法17-18
1.2.2 有机相向水相转移18-19
1.2.3 水相合成法19-21
第三节 量子点的生物运用探讨21-30
1.3.1 生物分子检测21-22
1.3.2 药物测定22
1.3.3 荧光共振能量转移22-24
1.3.4 生物成像24-30
第四节 量子点的毒性探讨30-33
1.4.1 量子点晶核内金属离子的毒性31
1.4.2 量子点外修饰材料的毒性31-32
1.4.3 量子点的光降解和氧化32
1.4.4 量子点的细胞毒性32-33
第五节 掺杂型量子点33-39
1.5.1 掺杂型量子点的发光机理33-35
1.5.2 掺杂型量子点的优势35-36
1.5.3 掺杂型量子点的掺杂机制36-37
1.5.4 掺杂型量子点的探讨进展37-39
第六节 近红外量子点39-41
1.6.1 近红外荧光材料40
1.6.2 近红外量子点的进展前景40-41
第七节 本论文的探讨作用及主要内容41-44
结98-99