【摘要】：多功能納米顆粒作為載體,能夠同時集成多種功能,因此在生物醫(yī)學(xué)成像與疾病治療領(lǐng)域表現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。而核殼結(jié)構(gòu)以其功能和結(jié)構(gòu)的高度可調(diào)性,在多功能納米顆粒的設(shè)計構(gòu)建過程中具有重要意義。本論文主要基于核殼結(jié)構(gòu),通過改變內(nèi)核和外殼的組成和形貌,對顆粒的表面增強拉曼光譜(Surface-enhaced Raman Spectroscopy,SERS)和光熱等性能不斷進行優(yōu)化,最終設(shè)計得到三種新型多功能等離激元納米顆粒,并對其物理、化學(xué)性質(zhì)以及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用進行研究。本論文研究主要分為三個方面:(1)新型超順磁金(Au)納米殼(Superparamagnetic Nanoshells,SNs)的構(gòu)建與生物應(yīng)用,SNs有效集成了Au納米顆粒的光學(xué)性質(zhì)和Fe_3O_4磁性納米顆粒的超順磁性。具有增強的雙光子熒光生物成像和磁場操縱能力,可以通過吞噬作用非特異性標記細胞,并對標記樣品實現(xiàn)有效的分離和富集。SNs還表現(xiàn)出良好的SERS性能。通過將SNs非特異性標記方法引入到人臍靜脈內(nèi)皮細胞/人成纖維細胞共培養(yǎng)血管化模型,可以很好的取代傳統(tǒng)的免疫熒光和磁珠分離技術(shù),用于實時監(jiān)控血管化進展。磁場操縱還賦予我們對SNs標記細胞一定的控制能力。(2)三角縫隙增強拉曼探針(Nanoplate-based gap-enhanced Raman tags,TGERTs)制備與性能評估。通過優(yōu)化金殼包覆的完整性和厚度,TGERTs SERS信號強度可以達到傳統(tǒng)GERTs的40倍。TGERTs還表現(xiàn)出比GERTs更好的光熱性能。通過篩選和聚電解質(zhì)改性,我們得到的iii-PSS-PDDAC具有較強SERS性能和良好光熱性能,還表現(xiàn)出很好的生物相容性,可以很好的滿足SERS生物成像和腫瘤光熱治療雙重要求。(3)內(nèi)嵌拉曼分子的Au@Ag核殼棒狀納米套娃顆粒(Rodlike Nanomatryoshkas,RNMs)設(shè)計,RNMs表現(xiàn)出超強的SERS增強能力,并且SERS和光熱性質(zhì)高度可調(diào)。同常見共振型拉曼探針相比,非共振型表現(xiàn)出更小的光熱損傷和更好的光學(xué)穩(wěn)定性。我們制備的非共振RNMs(銀殼厚度16.7 nm)具有最佳的SERS增強能力和最小的光熱效應(yīng),可以有效減少生物成像過程中的光熱損傷。而共振RNMs(1.8 nm)具有很好的光熱性能和中等的SERS性能,可同時用于生物成像和腫瘤光熱治療。通過系統(tǒng)性評估,三種多功能納米顆粒在生物成像(雙光子熒光、SERS)和腫瘤光熱治療等方面表現(xiàn)出了很好的應(yīng)用能力。該工作可以很好的指導(dǎo)新型多功能納米顆粒的設(shè)計工作。
【圖文】：

圖 1-1 不同形貌和尺寸的金、銀納米顆粒[16]Fig. 1-1 Gold and silver nanoparticles of different shape and size銀納米顆粒的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用面增強拉曼光譜S 是一種將納米技術(shù)與普通拉曼光譜相結(jié)合的技術(shù)。正常的拉曼光發(fā)分析物所產(chǎn)生的非彈性散射。通常，分析物在光源的照射下會散射，其中彈性散射的散射光頻率同激發(fā)光相同，而非彈性散射生改變，高于或低于激發(fā)光頻率，而習(xí)慣上將兩者統(tǒng)稱為拉曼光起源于分子的振動和轉(zhuǎn)動行為，因此，可以通過拉曼光譜得到分息，具有分子“指紋光譜”的特性。然而，普通拉曼光譜的信號平均要比熒光低 2-3 個數(shù)量級，因此很難在低濃度下實現(xiàn)對分析物拉曼光譜常常受到分析物本身熒光背景的干擾，進一步加大了待。為進一步提高拉曼光譜的檢測靈敏度和信號強度，等離激元納曼領(lǐng)域，進而產(chǎn)生了一門新的學(xué)科，即 SERS。納米材料，尤其貴

發(fā)生集體振蕩，進而在紫外到可見光區(qū)域產(chǎn)生強烈的吸收，由于通常發(fā)生面及附近區(qū)域，因此通常被稱為局域表面等離激元共振(LSPR)。在發(fā)生 金屬納米顆粒表面的電磁場會顯著增強，通常幾個數(shù)量級，從而顯著的提高強度和靈敏度，這一增強機制也被稱為電磁場增強。LSPR 與金屬納米顆粒圍環(huán)境的介電常數(shù)有關(guān)，也與納米顆粒的組成、形貌和尺寸有密切關(guān)系。電荷轉(zhuǎn)移共振通常發(fā)生在分析物分子直接同金屬表面接觸時，激發(fā)光的頻物-納米顆粒復(fù)合物的電荷轉(zhuǎn)移躍遷電子發(fā)生共振，從而增強 SERS 信號，機制也被稱為化學(xué)增強。當光源頻率同分析物分子內(nèi)部發(fā)光團的電子躍遷時，也會發(fā)生共振增強現(xiàn)象，是表面增強共振拉曼光譜(SERRS)的主要增強[17, 20]。在具體的 SERS 檢測過程中，可能一種或幾種增強機制同時起作用由檢測條件下金屬納米顆粒的性質(zhì)，待測分子與金屬的距離和待測分子本因素決定。SERS 具有極高的檢測靈敏度(甚至可以實現(xiàn)單分子檢測)和選擇紋特征譜)，可抗光學(xué)漂白和良好的光學(xué)穩(wěn)定性，因此在生物化學(xué)檢測、環(huán)疾病診斷，，生物醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域受到了越來越多的關(guān)注。
【學(xué)位授予單位】：上海交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TB383.1;R318


本文編號：2632710