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试议成像基于磁性纳米粒子多功能复合材料制备及其生物医学

最后更新时间:2024-02-22 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:8139 浏览:24486
论文导读:
摘要:超顺磁性纳米粒子因其特有的小尺寸、磁响应快速等特点在生物及医学领域中有着显著的运用优势,在特定细胞分离、药物的靶向输运、核磁共振成像造影剂、磁热疗等方面,具有非常广阔的运用前景。而荧光量子点与贵金属(Au、Ag)纳米粒子在生物医学成像方面展现出了广阔的运用前景。近年来的探讨热点之一即是具有荧光与磁性双重功能或多重功能的复合纳米结构的制备及其生物医学运用。现有的合成策略往往过分关注纳米粒子的结晶性、分散性,而忽略了制备策略的简便性、安全性以及对环境的影响。本论文围绕基于超顺磁性纳米粒子的荧光-磁性双功能纳米复合结构制备及其运用这一课题,力图进展一种简便、绿色、通用的水相制备策略,主要探讨超顺磁性纳米粒子的简便合成工艺、荧光量子点-超顺磁性纳米粒子复合结构的简便制备及其生物医学运用、Ag-Fe3O4复合纳米结构的一步法制备、核壳结构磁性纳米粒子自组装成环机理探讨及其在核磁共振成像领域的运用等。主要内容包括:1、共沉淀法与氧化还原法制备超顺磁性Fe3O4纳米粒子:利用水合肼作为还原剂和沉淀剂,采取共沉淀法制备了磁性Fe3O4纳米粒子;在柠檬酸三钠的水溶液中加入Fe(NO)3溶液,在120℃下利用水合肼还原Fe(Ⅲ)来制备粒径分布在7-9nm的超顺磁性Fe304纳米粒子;将制备的超顺磁性Fe3O4纳米粒子成功封装进了脂质体之中;获得的脂质体囊泡尺寸分布主要集中在200nm-400nm之间。2、利用水合肼作为还原剂与沉淀剂、柠檬酸三钠作为表面活性剂在90℃下水热法成功合成了5nm粒径的超顺磁性Fe304纳米粒子,以该纳米粒子作为种子,经由一个简单的水相反应、利用柠檬酸三钠作为表活剂与偶联剂,成功制备了Fe3O4-CdSe/CdS复合纳米结构,其中Cd2+与Se2+和S2+的摩尔比是量子点形成的关键。X-射线衍射花样(XRD)与高分辨透射电子显微镜(HRTEM)照片、吸收谱证实了核壳结构CdSe/CdS量子点的生成,荧光谱证明了产物在584nm附近有较强的荧光发射,同时没有发现CdS的发光峰也说明了CdS并未单独形核;激发谱则表明不同能量的激发光对荧光量子点发射的荧光强度有极大影响,荧光显微镜观察结果也说明了这一点;磁测量数据证明产物为超顺磁性。柠檬酸三钠本身既作为表面活性剂、偶联剂,同时又起到了生物修饰的作用。这一复合纳米结构可以被外磁场操控,并且具备双光子成像能力与T2核磁共振成像能力,细胞实验进一步表明这一复合纳米结构可以被用于细胞标记与荧光成像。3、利用柠檬酸三钠作为表面活性剂与偶联剂、水合肼为还原剂和沉淀剂,AgNO3与Fe(NO)3溶液为反应物,在90℃条件下,通过简单的一步法水热反应12小时制备了Ag-Fe3O4复合纳米材料,避开了繁琐的多步反应,XRD、HRTEM数据证明了产物由Ag纳米粒子与Fe3O4纳米粒子偶联成复合结构。同时我们探讨了表面活性剂、Ag+与Fe3+比例、水合肼用量等对最终产物形貌的影响,并发现了几种有趣的复合结构,而且发现产物在800nm双光子激发下有显著荧光发射,证明了这种双组分复合纳米结构具备双光子成像能力。核磁共振成像(MRI)测试发现即便产物浓度在25μg/mL时其T2弛豫时间仍然小于2毫秒,而水的T2弛豫时间则为300毫秒左右,这表明这种双组分复合纳米结构可用作T2核磁成像造影剂。4、在水热系统中,通过调节Ag+与Fe3+离子的比例,利用简单的一步反应大量制备了自组装形成的纳米环结构,XRD数据证明产物之中同时含有Ag与Fe304两种物质,HRTEM数据和电子能谱(EDS)线扫描数据则证明了构成纳米环的粒子是Ag核Fe304壳层结构,在此基础上我们浅析了该反应的机理并进一步探讨了Ag+和水合肼用量对产物的影响,发现Ag+的有着与否决定了核壳结构纳米粒子与纳米环能否形成,而其用量是影响纳米环形貌的关键因素。磁测量数据表明我们的产物是铁磁性,环状结构增强了纳米粒子的磁性能,而MRI数据则表明这种纳米环具有更好的信号增强效果,可以用作T2核磁共振成像造影剂。关键词:超顺磁性Fe_3O_4纳米粒子论文CdSe/CdS量子点论文荧光成像论文核磁共振成像贵金属论文双光子成像论文自组装论文
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联系人员哦。摘要5-7
ABSTRACT7-11
第一章 绪论11-40

1.1 磁性纳米粒子的生物医学运用11-21

1.1 磁性纳米粒子的化学制备策略11-15

1.2 磁性纳米粒子的表面修饰15-17

1.3 磁性纳米粒子的生物医学运用17-21

1.2 无机纳米发光材料的制备与生物医学运用21-29

1.2.1 荧光量子点的制备及其生物医学运用22-25

1.2.2 金、银贵金属纳米粒子的制备及其生物医学运用25-29

1.3 磁性与发光双功能复合纳米材料的制备及生物医学运用29-32

1.3.1 荧光量子点与磁性纳米粒子复合结构的制备及其生物医学运用30-31

1.3.2 Au、Ag纳米粒子与磁性纳米粒子复合结构的制备及其生物医学运用31-32

1.4 本论文的选题背景与探讨内容32-33

参考文献33-40
第二章 Fe_3O_4纳米粒子制备及其脂质体封装40-50

2.1 实验部分41-43

2.

1.1 试剂和材料41-42

2.

1.2 样品制备42

2.

1.3 样品表征42-43

2.2 结果与讨论43-47

2.1 磁性粒子XRD结果43-44

2.2 磁性粒子形貌表征44-45

2.3 磁性脂质体形貌表征45-47

2.3 本章小结47-49

参考文献49-50
第三章 荧光与磁性双功能纳米复合材料制备及其生物医学运用50-73

3.1 引言50-52

3.2 实验部分52-55

3.

2.1 试剂和材料52

3.

2.2 超顺磁性Fe_3O_4纳米粒子的合成52-53

3.

2.3 Fe_3O_4-CdSe/CdS复合纳米结构的合成53-54

3.

2.4 细胞培养与成像实验54

3.

2.5 样品表征与细胞荧光成像54-55

3.3 结果与讨论55-69

3.1 XRD结果55-56

3.2 透射电镜浅析56-58

3.3 荧光性能浅析58-62

3.4 磁学性质浅析62-64

3.5 细胞荧光成像64-69

3.4 本章小结69-70

参考文献70-73
第四章 超顺磁性纳米粒子与银纳米粒子复合结构制备及其运用73-92

4.1 引言73-75

4.2 实验部分75-76

4.

2.1 试剂和材料75

4.

2.2 样品制备75

4.

2.3 样品表征75-76

4.3 结果与讨论76-87
4.

3.1 XRD结果76-77

4.

3.2 透射电镜浅析77-78

4.

3.3 反应机理浅析78-80

4.

3.4 离子比对反应的影响80-81

4.

3.5 磁性能浅析81-82

4.

3.6 表面活性剂对产物的影响82-84

4.

3.7 反应物浓度对产物的影响84-86

4.

3.8 Ag-Fe_3O_4复合纳米结构的双光子显微镜表征86-87

4.4 本章小结87-90
参考文献90-92
第五章 Ag/Fe_3O_4核壳结构单元的纳米环组装及其运用探讨92-113

5.1 引言92-95

5.2 实验部分95-96

5.

2.1 试剂和材料95

5.

2.2 样品制备95-96

5.

2.3 样品表征96

5.3 结果与讨论96-107

5.4 本章小结107-110

参考文献110-113
致谢113-115
在读期间发表的学术论文与取得的其他探讨成果115