基于CuInS量子點的多功能納米探針及其腫瘤影像診斷應用.pdf

1、基于基于CuInS量子點量子點的多功能納米探針及其的多功能納米探針及其腫瘤影像診斷腫瘤影像診斷應用應用MultifunctionalCuInSQuantumDotsBasedNanoprobesUsedfTumTargetedInVivoImaging一級學科：材料科學與工程學科專業(yè)：材料學博士生：郭偉圣指導教師：常津教授天津大學材料科學與工程學院二零一五年五月1中文摘要隨著納米科技和影像學技術的迅速發(fā)展，以量子點為代表的納米材料作為多

2、功能影像探針在生物醫(yī)學診斷方面的應用已成為目前的研究熱點之一。以CuInS量子點為代表的I?III?VI族半導體納米材料具有近紅外熒光發(fā)射和元素毒性低等優(yōu)點，被認為尤其適合于近紅外熒光活體成像。然而，目前所合成的量子點多功能影像探針通常存在熒光性質(zhì)不可控、結構和膠體穩(wěn)定性差、生物毒性高、表面性質(zhì)不可控等問題，限制了其在生物成像方面的應用推廣。因此，針對目前量子點多功能影像探針的發(fā)展中存在的問題，本論文擬構建基于CuInS量子點的多功能納

3、米影像探針，使其不僅具有可控、可調(diào)的高熒光品質(zhì)，當將其與其它成像功能模塊相結合時，還能表現(xiàn)出良好的生物相容性和結構穩(wěn)定性，最終實現(xiàn)其在腫瘤靶向多模態(tài)影像診斷方面的應用。首先，針對現(xiàn)有報道的CuInSZnS量子點的高溫熱分解法存在的兩大問題，即所合成的CuInS量子點的熒光光譜通常由多個發(fā)射峰組成；在后續(xù)ZnS無機包殼的過程中通常伴隨顯著且不可控的熒光波長藍移的現(xiàn)象。本文發(fā)展了一種簡便易行的合成Zn離子摻雜的CuInSZnS（ZCISZn

4、S）量子點的方法。我們系統(tǒng)研究了反應時間、Zn離子含量等因素對所合成的ZCISZnS量子點熒光品質(zhì)的影響。該方法不僅能夠實現(xiàn)ZCISZnS量子點熒光發(fā)射峰具有良好的對稱性和單一性，并在590~815nm范圍內(nèi)可控、可調(diào)，還能夠有效抑制ZnS包殼過程中不可控的發(fā)射波長藍移的現(xiàn)象。這種改進的方法有利于我們可控地合成近紅外熒光發(fā)射的ZCISZnS量子點用于近紅外熒光活體成像。另外，針對包殼過程中發(fā)射波長藍移被有效抑制的現(xiàn)象，我們還提出了相應的

5、理論推測并通過相關表征對其進行了驗證。其次，立足于目前CuInS量子點大部分在高溫油相體系中合成的發(fā)展現(xiàn)狀，以及無法直接應用于生物醫(yī)學的局限，本文發(fā)展了一種一鍋法制備親水性ZCISZnS量子點的合成方法，并將其不經(jīng)任何表面改性和修飾直接應用于熒光活體成像。具體是以PEG400作為非配位型溶劑，以巰基己醇作為表面配體，通過高溫分解法合成了ZCISZnS量子點。實驗證明，所合成的ZCISZnS量子點不僅未表現(xiàn)出明顯的細胞毒性，還具有較好的生

6、物相容性，并能夠成功應用于熒光活體成像。該方法的提出將為以后制備功能更加完善的親水性CuInS量子點并直接應用于生物醫(yī)學成像打開了思路、奠定了基礎。第三，面向雙模態(tài)成像技術對納米材料的應用要求，以CuInS量子點為基體材料，通過無機摻雜技術實現(xiàn)Gd和Zn的共摻雜引入，最終合成一種品質(zhì)優(yōu)良、性能可控的GdZnCuInSZnS（GZCISZnS）雙模態(tài)量子點并應用于熒光MRI雙模態(tài)活體成像。實驗證明所合成的GZCISZnS雙模態(tài)量子點具有如