金納米顆粒的合成及其在單粒子水平上的成像技術(shù)開發(fā)研究.pdf

1、作為貴金屬納米顆粒的典型代表，金納米顆粒因其獨特的光學(xué)性質(zhì)和良好的生物相容性等特性，在生物監(jiān)測、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域受到越來越多的重視。尤其是金納米棒，其尺寸及形貌等與其等離子散射及吸收共振光學(xué)特性密切相關(guān)，是生物醫(yī)學(xué)成像的熱點研究課題。但是，如何更好實現(xiàn)金納米棒的可控合成，如何簡易、便捷地獲取高通量的單粒子光譜等研究都是研究人員探索和研究的難點和重點。
　　 本論文圍繞以上問題開展研究，在前人研究工作基礎(chǔ)之上，開展了以下主要工作：<

2、br>　　 (1)在第二章中，我們采用晶種誘導(dǎo)生長法在不同pH條件下合成得到不同形狀的金納米顆粒產(chǎn)物，并用UV-Vis光譜和TEM對合成產(chǎn)物進(jìn)行表征。對不同pH值條件下金納米棒生長途徑的UV-Vis光譜監(jiān)測結(jié)果以及不同pH值條件下CTAB膠束的水力半徑的DLS表征結(jié)果都顯示，pH值不僅僅能改變還原劑抗壞血酸的還原能力，還能夠改變CTAB分子在金表面的吸附能力以及CTAB雙分子層膠束的形狀及大小，并最終改變合成產(chǎn)物的形狀。
　　

3、 (2)在以上合成基礎(chǔ)上，我們在第三章中進(jìn)一步合成了一種同時具有磁性和近紅外吸收的復(fù)合型納米材料Magnetic Nanoparticle&Gold Nanorod(MNP&GNR)，并在其表面修飾上了能夠與腫瘤細(xì)胞進(jìn)行特異性識別的anti-EGFR單克隆抗體。光學(xué)顯微成像和核磁共振成像表征結(jié)果證實，該復(fù)合納米材料選擇性的積累在腫瘤細(xì)胞的表面，在近紅外光照射下能夠成功實現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的熱治療，達(dá)到靶向標(biāo)記和殺死癌細(xì)胞的目的。
　　

4、(3)除了直接合成得到所需金納米棒之外，也可以通過氧化等途徑對合成所得的金納米棒實現(xiàn)可控“塑形”。我們在其他研究人員的工作基礎(chǔ)之上發(fā)現(xiàn)，除了鹽酸和雙氧水的濃度以及反應(yīng)體系溫度會影響到金納米棒的氧化反應(yīng)速率之外，反應(yīng)體系中溴離子濃度也發(fā)揮著重要的影響。我們使用UV-Vis光譜和TEM分別對金納米棒氧化過程中的光譜變化及形貌改變進(jìn)行了對照表征，結(jié)果顯示，氧化反應(yīng)帶來金納米棒長徑比的逐步減小，其形貌的改變也進(jìn)一步證實了金納米棒在不同晶面的穩(wěn)定

5、性差異。
　　 (4)在詳細(xì)了解常見的光柵光譜儀原理的基礎(chǔ)之上，我們將光柵與暗場顯微鏡連用，構(gòu)建出一種基于光柵分光的暗場成像光譜儀，并將其用于觀察單個金納米顆粒和單個金納米棒粒子的散射光譜，能夠證明在此所構(gòu)建的基于光柵分光的暗場成像光譜儀能夠?qū)崿F(xiàn)高通量的單個金屬納米顆粒的散射光譜的檢測。不僅如此，我們還利用該成像技術(shù)在單粒子水平上對固定在玻片表面多個金納米棒顆粒以及在溶液中單個金納米棒的氧化反應(yīng)進(jìn)行實時監(jiān)控，在單粒子水平上表征了

6、GNR氧化過程中的變化趨勢，拿到了在均相溶液中無法拿到的信息，首次在溶液中實現(xiàn)對單個金屬納米粒子的化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行實時、原位觀察和監(jiān)測。結(jié)合頻閃成像技術(shù)獲取的散射光譜信息，我們進(jìn)一步研究了多個金納米棒顆粒在氧化反應(yīng)過程中形狀的改變帶來的光譜信息的變化。對不同氧化條件下氧化速率的差異實驗結(jié)果，進(jìn)一步揭示了金納米棒顆粒在氧化反應(yīng)過程中暗藏的“自催化”反應(yīng)機理。
　　 (5)我們發(fā)展了一種以頻閃燈作為光源的暗場成像技術(shù)，該技術(shù)以頻閃燈為光

7、源，在暗場顯微鏡下獲取溶液中動態(tài)的GNP的數(shù)目信息，為單個粒子的數(shù)目分析提供了一種新的研究方法。通過對均相溶液體系中探針GNP散射信號的采集，對DNA雜交前后金納米顆粒數(shù)目的變化進(jìn)行計數(shù)。計數(shù)結(jié)果顯示，探針數(shù)目的減少與DNA目標(biāo)分子的濃度存在密切的聯(lián)系且DNA檢測下限可達(dá)pM，因此，該技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)均相體系中DNA分子的檢測。與現(xiàn)有的粒子統(tǒng)計分析的成像技術(shù)相比較，成像裝置簡易、統(tǒng)計分析具有良好的重現(xiàn)性，能夠廣泛適用于具有強散射光性質(zhì)的貴金