1、有机纳米粒子制备、表面功能化及其生物应用硕士学位论文论文题目 有机纳米粒子制备、表面功能化及其生物应 用 杨银龙研究生姓名 张秀娟指导教师姓名 无机化学专业名称 纳米生物医学研究方向 2013-3 论文提交日期 有机纳米粒子制备、表面功能化及其生物应用 中文摘要有机纳米粒子制备、表面功能化及其生物应用?癌症是世界上第二大疾病,越来越受到人们的关注。随着科技的发展,纳米技术已成为当前用于研究肿瘤诊断和治疗的主要手段。但是目前用于成像和治疗的纳米颗粒,载体所占比重比较大,使得药物和染料的负载率受到限制。同时载体本身容易给生物体带来一定的负担和毒副作用。鉴于此,本论文从增加染料和药物负载率,减少载体
2、使用的角度出发,将染料和药物分子制备成无载体的纳米颗粒,经过表面修饰解决尺寸与生物环境稳定性问题,实现肿瘤检测和治疗,以及诊疗一体化。主要研究成果如下: 1.利用溶剂交换法制备了近红外染料双(4-(N-(2-萘基)苯基氨基)苯基)富马腈(NPAPF)的纳米粒子(NPs),然后使用双亲性表面活性剂 C18PMH?PEG对 NPs 表面进行修饰,使之具备良好的水相分散性和生物环境稳定性。所制备的染料纳米颗粒具有聚集态诱导荧光增强性能,量子产率高达 14.9%。此外NPAPF NPs展现出相对于传统荧光染料 FITC 更优异的光漂白特性,以及在各种生物环境中(pH4-10)的发光稳定性。在表面功能化
3、过程中引入靶向基团叶酸,NPAPF NPs可以实现体外细胞靶向成像。表面修饰后的 NPAPF 纳米颗粒在体内具有较长的血液循环时间,通过?EPR 效应在肿瘤部位具有超高的富集,即使在较短的曝光时间下,小鼠其他部位几乎无任何背景荧光,而在肿瘤部位依然观察到很强的荧光,显示出高信噪比与特异性。 2.通过掺杂与层层自组装的方法,制备一种兼具诊断与化疗、热疗协同治疗功能的喜树碱纳米复合颗粒。首先通过掺杂的方法,将四氧化三铁纳米颗粒掺杂到喜树碱纳米棒中,然后通过层层自组装的方法,在其外层包裹具有较强近红外吸收的 PEDOT 分子,最后在外层修饰带有双硫键的 mPEG-SS-C18PMH,实现生理环境的稳
4、定性和生理响应性。通过体外的细胞实验以及体内小鼠治疗实验证实,所得复合纳米颗粒(NR-PEDOT-SS-PEG)在 808 激光照射下,具有化疗与热疗的协同治疗作用,可以实现小鼠肿瘤完全消失并不再复发,显示出非常好的治疗效果,同时对小鼠无明显的毒性。同时,四氧化三铁纳米颗粒具有磁共振成像功能,可以在治疗的同时实现对肿瘤部位的诊断和检测。 关键词:近红外探针,活体成像,纳米,诊疗,肿瘤。 作 者:杨银龙 指导老师:张秀娟 AbstractGraphene oxide-silver nanocomposite as a highly effective antibacterial agent wi
5、th species-specific mechanismsPreparation and surface-functionalization of organic nanocrystals and their bio-applications Abstract As the second disease in the world, cancer is more intensely appealing peoples attention. With the development of science and technology, nanotechnology has become the
6、primary means applied in tumor diagnosis and treatment. In spite of the remarkable achivements of nano-particle carriers in fluorescence imaging and drug treatment, there remain some serious problems such as low loading capacity, possible systemic toxicity from carriers as well as their biodegradati
7、on problems. Therefore, in the thesis, starting from the point of improving quantities of dyes and drugs and of reducing carriers, we prepared carrier-free organic nanoparticles, applied them to cancer detection and treatment after surface modification and realized integration of diagnosis and treat
8、 in one particle. The main studies are summarized as follows: 1. We report a new strategy of using carrier-free pure near-infrared NIR dye nanoparticles NPs to achieve highly luminescent NIR fluorescent probes for in vitro and in vivo imaging. Bis4-N-2-naphthyl phenylamino phenyl-fumaronitrile NPAPF
9、 NPs are shown to exhibit favorable biocompatibility, widerange pH stability pH 4-10 and much more superior photostability than conventional dyes. Importantly, the combined merits of high dye loading content and aggregation-induced emission enhancement properties, endow the NIR probes with high brig
10、htness and a high quantum yield up to 14.9%. The NPAPF NPs can be readily conjugated with folic acid for targeted in vitro cell imaging. Applications of the NPs probes in highly efficient in vivo and ex vivo imaging were successfully explored. Due to the preferentially accumulation of NPs in tumor s
11、ites through passive permeability and retention effect and long blood circulation, intense fluorescent signals of NPAPF NPs can be distinctly, selectively and spatially resolved in tumor sites with ultrahigh sensitivity. The entire results clearly demonstrate the exciting potential of functionalized
12、 NPAPF NPs as a NIR fluorescent probe for in vivo and in vitro imaging and diagnostics2. We develop a novel diagnosis and treatment integrated functional nanostructure Graphene oxide-silver nanocomposite as a highly effective antibacterial agent with species-specific mechanismsAbstract?based on Fe O
13、 nanoparticle dopped 10-Hydroxycamptothecin HCPT nanorods, with 3 4polyacrylic acid :poly3,4-ethylenedioxythiophene:poly4-styrenesulfonate PAH:PEDOT:PSS layer-by-layer LBL self-assembly coating outside, and a disulfide linked polyethylene glycolmPEG-SS-C18PMH is further conjugated onto these nanopar
14、ticlesNR-PEDOT-SS-PEG, to facilitate combined chemotherapy and photothermal therapy in one system. In this work, we studied the ablation of tumor both in vivo and in vitro by the combination of photothermal therapy and chemotherapy using this functional NR-PEDOT-SS-PEG. The ability of the NR-PEDOT-S
15、S-PEG nanoparticle to combine local specific chemotherapy with external near-infrared NIR photothermal therapy significantly improved the therapeutic efficacy of cancer treatment, and achieved 100% tumor elimination. Moreover, in vivo magnetic resonance MR imaging of tumor-bearing mice is also demon
16、strated using NR-PEDOT-SS-PEG as the T2 contrast agentkeywords: NIR probes, in vivo imaging, nanoparticles, diagnosis and treatment, tumorWrittenby: Yang Yin long Supervised by: Zhang Xiu juan 目 录第一章:绪论 ? 1 1.1 荧光纳米探针用于活体肿瘤成像概述 ? 1 1.1.1 有机染料的载体纳米颗粒? 2 1.1.2 近红外量子点 QDs ? 8 1.1.3 聚集态荧光增强荧光染料? 11 1.1.
17、4 上转换纳米材料(UCNPs)? 14 1.2 多功能组合诊疗? 20 1.2.1 诊疗概念及现状? 20 1.2.2 化疗与光成像组合? 21 1.2.3 化疗与磁共振成像组合? 23 1.2.4 化疗与热疗组合治疗? 25 1.3 载体装载系统机遇与挑战 ? 27 1.4 课题的选题思路以及主要内容? 29 第二章:超亮的,超稳定的近红外染料纳米颗粒在生物体外,体内的生物成像31 2.1 引言 ? 31 2.2 实验部分? 32 2.3 结果与讨论? 36 2.3.1 NPAPF NPs 的合成与表征 ? 36 3.3.2 NPAPF 纳米颗粒的光学性质 ? 36 3.3.3 NPAPF
18、 NPs 的表面修饰 ? 37 3.3.4 NPAPF NPs 的毒性 ? 38 3.3.5 NPAPF NPs 的光稳定 ? 39 3.3.6 NPAPF NPs 的主动靶向细胞成像? 40 3.3.7 NPAPF NPs-PEG 体内成像,循环和组织分布 ? 41 2.4 结论 ? 43 第三章:多功能诊疗药物纳米颗粒制备及癌症治疗研究? 45 3.1 背景 ? 45 3.2 实验部分 ? 47 3.3 结果与讨论? 51 3.3.1 纳米棒的制备,表征和表面修饰 ? 51 3.3.2 NR-PEDOT-SS-PEG 细胞化疗-热疗组合治疗 ? 54 3.3.3NR-PEDOT-SS-PE
19、G 血液循环及组织分布 ? 55 3.3.4NR-PEDOT-SS-PEG 活体光热成像和磁共振成像 ? 57 3.3.5NR-PEDOT-SS-PEG 活体化疗-热疗协同治疗 ? 58 3.4 结论 ? 59 第四章:纳米 BSA 装载有机上转换及聚集态荧光增强染料的制备与表征 ? 61 4.1 前言 ? 61 4.2 实验部分? 62 4.3 结果与讨论? 63 4.3.1 敏化剂-生色团的选取及 BSA 装载 ? 64 4.3.2 BSA 装载上转换材料的表征 ? 64 4.4 未完成的实验?66 4.4.1 BSA 装载 DOX 纳米材料的模拟释放? 66 4.4.2 BSA 载有上转
20、换材料的细胞实验 ? 66 4.4.3 BSA 载有上转换材料的动物实验 ? 67 4.4.4 BSA 装载 NPAPF 材料的细胞实验 ? 67 4.4.5 BSA 装载 NPAPF 材料的活体成像 ? 68 参考文献: ? 69 第五章 结论 ? 79 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文? 80 致 谢 ? 82有机纳米粒子的制备、表面功能化及其生物应用第一章第一章:绪论1.1 荧光纳米探针用于活体肿瘤成像概述 癌症的早期治疗在很大程度上能够提高病人的存活率,这就要求在早期诊断出肿瘤1。癌症早期检测要求是通过各种各样的无创伤成像,这些成像有助于帮助我们了解肿瘤的结构,肿瘤代谢和生化
21、变化2。当前诊断成像的手段最大的阻碍是缺少特异性和低灵敏性。尽管各色各样的非荧光手段已经用于临床癌症诊断,如磁共振成像(MRI)3,X-射线成像4,放射摄影术5,超声成像6等等7,但是,这些成像材料价格昂贵,性价比不高8。 光成像方法被认为最有可能解决癌症诊断的模式,光信号可以提供生物组织的分子信息和生理相关变化的一些重要参数9。在光学成像技术中,荧光成像是癌症早期诊断的理想模式,因为有高的灵敏度和多重检测能力,同时可以拥有多个不同的分子探针 8。好的荧光探针要求发射光谱在近红外区域(波长650nm-900nm),因为在近红外区域生物器官和组织的吸收很弱,从而增加了检测的灵敏度10。近红外荧光
22、成像分子要求有高的稳定性、高的特异识别性、和高的灵敏度11。同时解决了传统染料的缺点,例如:水溶性差,光稳定性差,量子产率低,在生物环境中稳定性差和检测限低等12。 。最近,一些新的近红外探针被研发出来,其要求高的荧光量子产率,高的光稳定性,低团聚,低毒性。例如,硼-氟化硼络合二吡咯甲川类衍生物13,尼罗蓝衍生物14,恶嗪染料AOI98715,和一些响应性探针16。因为新型近红外探针的发展和光学成像系统的改进,近红外活体肿瘤成像这些年越来越备受关注。但是,传统的有机荧光染料仍受到各种各样的限制17。第一,一些近红外染料有很好的水溶性,水中稳定性,但很容易与生物分子结合;第二,当生物分子或者其他
23、的靶向肿瘤配体与荧光染料结合时,只有很少的荧光分子提供配体,所以检测灵敏度很低;第三,传统的荧光染料抗光漂白能力差,不能用于长时间的分子影像;最后,绝大多数的荧光分子在活体的毒性是未知的,到目前为止,只有一种荧光染料吲哚菁绿(ICG)被食品和药物管理局(FDA)批准临床使用18。1 第一章有机纳米粒子的制备、表面功能化及其生物应用 纳米技术的出现为生物医学提供了非常大的帮助。其中最有意义和发展最快的纳米技术领域就是纳米探针用于癌症分子诊断11。纳米探针通过肿瘤血管的增前通透于滞留(EPR 效应)靶向到肿瘤部位或者通过表面修饰特异性的结合到肿瘤血管。这两种方法引起了医学成像的兴趣,因为它们能够用
24、于癌症的早期诊断19。纳米材料用于癌症早期诊断包括光声成像7,MRI20,拉曼成像21和近红外成像22。 因此,当前研究的热点是如何制备近红外纳米探针并用于活体肿瘤的荧光成像。用于近红外纳米探针的材料包括装载染料的纳米颗粒,近红外量子点和上转换材料,这些材料都要经过合成,修饰后才能用于活体成像。用于近红外成像的染料主要是聚甲炔类(如 Cy5.5 和 Cy7)10。 本综述主要讲述一下集中近红外纳米探针,例如装载近红外染料的纳米颗粒,近红外无机半导体纳米材料,聚集态荧光增强纳米探针和上转换材料荧光探针在生物成像中的应用。 1.1.1 有机染料的载体纳米颗粒 近红外染料的载体纳米颗粒主要是聚合物和
25、无机的纳米颗粒,这些材料用于装载近红外染料12。近红外染料通过非共价键或共价键力修饰到纳米颗粒表面形成核壳结构(图 1-1)。在体内癌症成像应用方面,近红外染料掺杂的纳米颗粒有以下几个优点:1.由于外壳对近红外染料的保护,减少了荧光?灭和染料降解,增强了光稳定性和生物稳定性;2.通过亲水性外壳是的纳米颗粒有很好的水分散性;3.提高每一个纳米颗粒中荧光分子的载量,从而提高光信号;4.简单直接的通过生物分子修饰到外壳。接下来我们主要讲述一下三种近红外染料纳米颗粒的应用,染料掺杂的硅纳米颗粒,近红外染料掺杂的聚合物纳米颗粒和装载近红外染料的磷脂蛋白纳米颗粒。 硅基材料为载体的纳米荧光探针 纵观所有的
26、无机材料,硅是生物相容性好的,无毒害的,被认为有生物应用价值的纳米材料23。硅纳米颗粒外表面亲水基团能够通过基于羟基化学修饰成氨基,羧基,或者巯基。硅外壳通过化学修饰上带有靶向性的生物分子。到目前为止,大量的可见光染料如有机金属染料,三 2、2 联吡啶二氯钌(Rubpy),有机染料,异硫氰酸酯(FITC),四甲基异硫氰酸罗达明(TRITC)装载到纳米硅中,2 有机纳米粒子的制备、表面功能化及其生物应用第一章?这种方法已经被广泛的用于生物传感和生物成像。例如,Tan 小组将钌染料装载到硅纳米颗粒中,用于标记人类白血病细胞和人急性成淋巴细胞性白血病细胞24。许多染料掺杂的硅纳米颗粒,包括钌染料,F
27、ITC-APTS,和 TRITC 掺杂的硅纳米颗+粒等用于检测 SmIgG B 淋巴球,HepG 细胞以及早期凋亡检测25。Moudgil小组将叶酸修饰到 FITC 掺杂的硅纳米颗粒用于人类肺癌细胞的成像26。但是,这种可见光染料很少适合用于体内癌症成像,对于体内成像,硅球装载的近红外染料更加适合,例如装载 Cy5.5, Cy5, 和 ICG。图 1-1. 典型 的近红外染料掺杂的核壳结构。硅纳米颗粒的制备有三种方法,一般硅球的制备利用 Stober 法和反相微乳液法,两者都是溶胶-凝胶的过程,即硅烷等前驱体水解形成含羟基的硅盐类化合物,进一步通过缩聚形成纳米硅球。Stober 法:硅烷前驱体
28、硅酸甲酯或者四甲基硅氧烷在水和乙醇中水解,通过控制反应形成纳米级到微米级的硅球。通过加入表面活性剂,可以实现硅球的合成,这种结构在药物输送领域有潜在前景(图 1-2)。 反相微乳液法:这种方法合成耗时较长,可以合成出粒径均匀的纳米颗粒。这种方法用油包水微乳液,体系中用非极性有机溶剂作为油相。这种方法制备的硅纳米球大受乳液尺寸限制,相对均匀(图 1-2)27。制备近红外掺杂的纳米硅颗粒,首先,将近红外染料分散到水相中,形成微乳液的核,通过四甲基硅烷(TEOS)水解形成外壳。 3 第一章有机纳米粒子的制备、表面功能化及其生物应用图 1-2. 在不 同有机相中中制备的各种尺寸硅球的 TEM 图(a
29、)环己烷) ; (b )正戊烷 ; (c ) :正己烷; (d ) :正庚烷; (e ) :正葵烷; (f ) :正十六烷。在活体成像中,近红外染料装载的纳米硅修饰上有靶向的生物分子例如癌症抗体,多肽,抗体等。特异性修饰的近红外掺杂的纳米硅的组织分布和癌症成像已经得到。组织分布用 ICG 掺杂的多孔硅(MSN-TA-ICG)的小鼠实验,当肝脏吸收纳米颗粒很长时间后,仍然有很强很稳定的荧光28。Scherman 小组利用 PEG 修饰的 MSN-TA-ICG 能够很好的对皮下注射的异植 Lewis 肺癌(3LL)肿瘤进行成像表征。这样的结果支持着近红外染料掺杂的硅纳米颗粒探针用于活体成像(图 1
30、-3)29。4 有机纳米粒子的制备、表面功能化及其生物应用第一章图 1-3. 硅纳米 颗粒的表面修饰和活体成像。 (A )纳米颗粒的表面修饰示意图。 (B-F )通过尾静脉注射修饰不同纳米颗粒 1 mg 后的光学成像效果。 (B)氨基-NPs 。 (C )羧基-NPs 。 (D )注射阴离子脂质体 (6 ?mol, 100L)5 分钟后注射 羧基-NPs 。 (E)PEG-NPs 。 (F ) 注射阴离子脂质体(6 ?mol, 100L)5 分钟后注 射 PEG-NPs 。高分子胶束为载体的纳米荧光探针 近红外的疏水性染料有机分子包裹在高分子胶束中,同硅球装载一样,能够使得有机近红外染料分子有
31、更好的光稳定性,更高的亮度。通常高分子胶束都带有一些特殊的功能,如光响应,pH 响应,还原性酶响应等,这些刺激能够很好用于高分子装载荧光染料用于癌症肿瘤成像诊断30。Pun 小组将 ICG 装载到胶束中,并比较了分子态和纳米颗粒用于成像的效果31。如图 1-4 所示,发现,胶束装载的成像效果于远远的强于分子态,原因有两个方面,一方面是因为纳米载体的被动靶向性,另一方面是载体具有热响应性,增强了 ICG 在肿瘤部位的释放,从而增强了肿瘤成像效果 5 第一章有机纳米粒子的制备、表面功能化及其生物应用图 1-4 体内 肿瘤成像。 (a ) 小鼠在 36 小时和 5 天 时分子态 ICG 和 PF-1
32、27 装载 ICG 的胶束的注射后的近红外图像。 ( 黑色箭头:肿瘤) (b ) 小鼠注射后的 5 天的解 剖器官的荧光图。 (c )测量的荧光效率利用活体成像软件和成像分析工具。脂蛋白为载体的的纳米探针 脂蛋白,有蛋白和脂质生化自组装组成,在水溶液中能够使得脂质和其他疏水性物质转换成亲水性。脂蛋白的主要类是高密度脂蛋白,低密度脂蛋白(LDL),它们的大小分别是 8-11 纳米和 18-25 纳米,脂蛋白被认为是生物相容性,生物降解性,高的有效负载能力,和非免疫性,在生物医学领域中被认作为理想的纳米载体32。一般来讲,有三种方法将近红外染料装载到蛋白中(图 1-5)33, 34。第一种方法是分
33、子直接通过共价键到载脂蛋白类的剩余的氨基酸上,第二种方法是将分子通过夹层机理装载到单层磷脂分子层中。最后一种方法是脂蛋白重构形成无极核(用于装载)。通过以上方法,脂蛋白用于纳米载体已经在磁共振方面有报道35。 最近,将染料装载到脂蛋白纳米荧光探针已经被郑小组证实36。第一,脂蛋白纳米装载的近红外染料通过三碳菁胆甾醇基月桂酸脂和 1-十八烷基-3,3,3,3-6 有机纳米粒子的制备、表面功能化及其生物应用第一章?四甲基-三碳菁碘化物,体外生物实验证实人肝母细胞瘤 G2 肿瘤模型有过多的磷脂手提表达,所以近红外纳米探针能够特意的识别肿瘤,肿瘤能够很灵敏的被识别出来通过 3D 低温氧化还原扫描仪37
34、。虽然近红外染料标记的脂蛋白已被证明是一种有用的方法对肿瘤进行诊断,由于肿瘤表面脂蛋白受体过多的表达,而受到了限制。事实上,这种纳米探针因为许多癌症肿瘤表面并没有过多的脂蛋白表达而受到限制。可以通过在脂蛋白表面剩余赖氨酸载脂蛋白 B 链接上叶酸分子,是的纳米探针有主动靶向性。分别将荧光探针标记到叶酸过多表达的 KB 细胞,叶酸不表达的 CHO 和 HT-1080 细胞,和脂蛋白表达的 HepG2 细胞。叶酸-近红外脂蛋白纳米颗粒很快被 KB 细胞摄取,而在 CHO 和 HT-1080 细胞和 HepG2 细胞中很少被摄取。这个实验证实了叶酸能够靶向到正常的脂蛋白受体上,导致肿瘤细胞能够特异性的
35、识别叶酸和叶酸连接的纳米颗粒38。进一步研究发现,在活体试验中,我们证实,叶酸修饰的近红外脂蛋白纳米颗粒第一用于活体癌症实验,并有增强荧光效果。图 1-5 示意图告诉我们脂蛋白纳米颗粒的癌症成像机制39。很多种原因和过程使得脂蛋白纳米颗粒在 KB 肿瘤中荧光非常强相比于 HT800 肿瘤,原因是叶酸的主动靶向效果。这个实验证实了脂蛋白有主动靶向的效果,同时也证明了可以通过在脂蛋白表面进行修饰是可行的。图 1-5 (a ) 连有叶酸的低含量的脂蛋白 (底部)纳米载体和近红外染料 1- 十八烷 基-3 ,3,3 ,7 第一章有机纳米粒子的制备、表面功能化及其生物应用 3- 四甲基 - 三碳菁碘(顶
36、部)的示意图。 (b )时 事标记的 KB/HT800 肿瘤 小鼠在注射近红外脂蛋白载体后的荧光成像图(5.8M) 。 1.1.2 近红外量子点 QDs 量子点,是一种由 II-VI 族(如 CdSe)或者 III-V 族(如 InP)元素组成的、粒径一般在 1100 nm、在激发光激发下可产生荧光的半导体纳米晶,有很窄的吸收和可变的发射波长,还有一个很宽的激发波段以及高的摩尔消光系数。它们展示出很好的荧光量子产率和宽的 Stokes 位移,好的抗光漂白能力40。因为它特有的性质,量子点用于生物成像已众所周知,如免疫测定,DNA 分析,体外体内成像等41-44。量子点用于生物研究主要是用于荧光
37、标记和荧光能量转移(FRET),QDs用于荧光标记用于组织染色和疾病诊断越来越受人们的关注。到目前为止。QDs的合成,表面修饰,表征和生物应用已被很多文献报道45-47。在体内非伤害性成像上,由于组织吸收波段,量子点的背景荧光强,这限制了量子点的一些应用48, 49。因此,人们开发并致力于研究发射在近红外区域的量子点,用于体内成像。 近红外 QDs 的合成及表面修饰 近红外量子点的制备方法一般分为两大类:一类是利用稳定剂(表面活性剂,乳化剂等)在水溶液中合成量子点;另外一类是在高沸点的有机溶剂中利用前驱体的热分解合成。例如,聂小组合成的合金半导体量子点(CdSeTe)表面均一并有梯度内部结构。
38、Chan 小组合成 CdS 包裹的 CdTe Se 量子点,荧光发射 600-850x 1-x纳米(图 1-6 a, b),通过加入混合的硒和碲到热的 TOPO 中,反应得到50。不同核壳机构的近红外 QDs 如 CdSeZnS51,InAs P /InP/ZnSe III?V 合金52等。虽x 1 ?x然油相合成近红外量子点有很好的优点。但是,水相合成更加温和,能够制备成水相分散的近红外 QDs53。 Mao 小组通过一锅法合成水中分散的 NIR 发射的 CdTeS合金量子点,有很高荧光量子产率通过水热法制备。通过水相分解法制备的近红外染料有好的量子产率和光学性质,尺寸和发射可调,好的光稳定
39、性好。Rao小组一种自发光的 QD 发射从红光到近红外,这种自发光的 QD 共轭物通过生物荧光共振能量转移达到(BRET),能够将化学能量转化成光。导致 QD 的激发显著增加(如图 1-6 c,d)54-56。 对比我们可以看出,油相法合成量子点,缺点是利用前驱体来进行热分解制8 有机纳米粒子的制备、表面功能化及其生物应用第一章?备,反应条件极其苛刻,要求在无水无氧环境下进行,且价格昂贵、易燃易爆、毒性大。优点是通过该方法制备的光化学稳定性很强、量子产率高、荧光半峰宽窄、合成方法成熟,是目前合成荧光纳米晶最常用方法之一。同时我们要注意,这种量子点为含镉量子点,如果用其作为生物荧光探针,重金属镉
40、的存在,必然会对生物体及环境等产生不利的影响。而水相生成的量子点荧光量子产率相对比较低,但是其制备出的量子点是水溶性的,在生物应用上更加方便。 bacd 图 1-6 (a ) 生物相容性的近红外发射的 QDs 核壳结构 (CdTe Se )和 CdS 以及有机层。 有x 1-x机层可链接生物识别的分子。 (b )QDs 核壳结构 (CdTe Se )和 CdS 的 吸收和发射。 (c ) QDx 1-x通过共价链接的 BRET 给体,luc8 。 生物荧光能量从 luc8- 催 化氧化共振转移到 QD 上。 (d )655 发射的 QD 的吸收和发射谱图 ,和在氧化条件下 Luc8 的 生物荧光发射。 近红外 QDs 的活体成像 在所有的近红外纳米探针中, QDs 在活体肿瘤成像方面应用最多。到目前为止,近红外 QDs 已经成功的应用于各种小动物模型中,通过肿瘤血管靶向到肿瘤细胞。9 第一章有机纳米粒子的制备、表面功能化及其生物应用 QDs 应用到活体血管成像是非靶向的成像方法。 例如 Morgan 小组用荧光峰在 770nm 的 CdTeM
