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纳米荧光探针的研究及应用

孙海云

  纳米荧光探针由于其尺寸与结构的特殊性,表现出与宏观物质截然不同的理化性质,如小尺寸效应、量子效应、表面效应与量子隧道效应等,在医疗、科技、能源、军事等领域具有广阔的应用前景。近年来,将纳米荧光探针应用于化学传感、生物医学等领域一直是科学家研究的热点,其中最关键的是设计合成具有优良性能的荧光纳米材料,如粒径均一、光学性质稳定、细胞毒性低、水溶性及生物相容性良好等。本论文采用简单一步法制得性能优异的银纳米簇、碳点及其复合纳米材料,并基于以上荧光纳米材料构建新的传感平台,实现对S~(2-)、Fe~(3+)、Al~(3+)以及癌细胞的检测。第一章:简述纳米荧光探针的基本性能,对纳米荧光探针(包括量子点、贵金属纳米簇、碳点)的研究及应用进展进行了综述。第二章:常温下,以溶菌酶(Lys)为稳定剂,NaBH_4为还原剂,通过简单的一步法合成溶菌酶稳定的银纳米簇(Lys-Ag NCs)。基于S~(2-)与Ag~+/Ag之间强烈的相互作用,S~(2-)可以显著猝灭Lys-Ag NCs的荧光,进而建立了一种高灵敏、高选择性检测S~(2-)的方法。该方法在5.0×10-6 M-1.0×10-4 M线性范围内对S~(2-)有良好的响应,对应的检出限为1.1×10-6M(S/N=3)。满意的回收率结果(97.0-101.4%)表明该方法具有一定的可行性,可用于环境水样中S~(2-)的检测。此外,对S~(2-)与Lys-Ag NCs之间的作用机理也进行了详细地探讨研究。第三章:以脯氨酸为碳源,乙二胺为氮源,通过简单的一步水热法制备得到发蓝色荧光的CDs。CDs表面的-NH2可以通过经典的EDC/NHS反应与叶酸(FA)表面的-COOH发生反应生成CDs-FA复合物。基于FA与叶酸受体(FR)之间强烈的亲和力以及FR介导的细胞内吞作用,CDs-FA复合物可以特异性识别FR表达的癌细胞并对其完成荧光标记,进而将FR表达的癌细胞与FR不表达的正常细胞区分开来,这为癌症的早期诊断与治疗提供一定的依据。第四章:以环糊精为碳源,通过一步水热法制得发蓝色荧光的CDs。CDs表面丰富的羟基、环氧基等含氧基团使得CDs不仅具有还原剂的特性,而且可以在纳米簇的合成过程中充当保护剂,基于此,将制得的CDs与Ag~+通过简单水热法合成发绿色荧光的CDs-Ag NCs复合物。当Fe~(3+)存在时,该CDs-Ag NCs复合物的荧光发生猝灭,而当Al~(3+)存在时,该CDs-Ag NCs复合物的荧光得到增强,由此,分别构建了“断开式”Fe~(3+)传感体系和“开启式”Al~(3+)传感体系,两个传感体系对应的线性范围分别是5.0×10-6M-3.6×10-4M和2.0×10-5M-1.8×10-4M,检出限分别为2.6×10-6M与4.8×10-7 M(S/N=3)。此外,两者的回收率实验都取得了满意的结果,表明该CDs-Ag NCs复合物在Fe~(3+)与Al~(3+)的分析检测中具有很大的应用潜力。第五章:对本论文中银纳米簇、碳点及其复合物作为荧光探针/标记物,在离子检测和靶向细胞成像方面的研究结果做了总结,并对后续的工作进行了展望。……   
[关键词]:纳米荧光探针;银纳米簇;碳点;离子检测;靶向识别
[文献类型]:硕士论文
[文献出处]:山西大学2017年