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水相纳米晶的制备及其细胞毒性研究

作　者: 蔡文静
导　师: 孙海珠
学　校: 东北师范大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 纳米晶聚合物近红外细胞毒性准核壳
分类号: O611.4
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

半导体纳米晶由于其量子尺寸效应在光电转换、传感、光学显示及生物成像等领域具有潜在的应用价值。其中，水相纳米晶可以直接用于细胞标记和成像领域，引起了众多研究者的热情。近年来，许多制备水相纳米晶的新技术、新方法陆续出现，使水相纳米晶的制备方法逐渐成熟起来。然而，目前水相制备的纳米晶普遍存在量子效率低、尺寸分布较宽等缺点；同时，虽然纳米晶可以用于生物成像，但是它的毒性问题却始终困扰着人们，也阻碍其进一步发展。纳米晶对细胞的毒性主要来自镉离子的释放，而减少镉离子释放主要有两条途径，一是可以增强纳米晶的稳定性，二是对纳米晶进行表面修饰。基于以上这两条途径，本论文的具体研究内容包括：（1）通过一步法制备高质量稳定的CdHgTe准核/壳型纳米晶，系统研究其结构和性能之间的关系。实验结果表明：Cd²⁺与Hg²⁺投料比为1时量子效率约为50％。进一步通过优化配体和金属离子的比例，金属离子和碲源的比例，pH值和温度等实验条件，将量子效率提高到～80%。在此基础上，对CdHgTe纳米晶的细胞毒性进行系统研究。结果表明，组成为Cd0.21Hg0.79Te的纳米晶，其准核/壳结构比较稳定，仅有少量Cd²⁺被释放出来，因此，该纳米晶表现出很小的细胞毒性作用，可应用于生物成像或检测。（2）利用聚合物对纳米晶进行表面修饰。将水相CdTe纳米晶与三种聚合物，即聚乙烯醇（中性）、聚二丙烯基二甲基氯化铵（带正电荷）和聚苯乙烯磺酸钠（带负电荷）复合，研究聚合物与CdTe纳米晶之间相互作用对其发光性质的影响。通过研究发现，与单纯CdTe纳米晶相比，聚乙烯醇和聚二丙烯基二甲基氯化铵修饰的纳米晶量子效率降低，聚苯乙烯磺酸钠修饰的纳米晶量子效率升高，均可以满足荧光标记的要求。在此基础上，进一步考察修饰聚合物对细胞的毒性作用，当低浓度时(<5μg mL^-1)，CdTe纳米晶和修饰聚合物后的纳米晶没有表现出明显的细胞毒性。高浓度时，随着培养时间延长，CdTe纳米晶和修饰聚合物后的纳米晶对细胞毒性增加。特别是当浓度在10μg mL^-1时，修饰聚合物的纳米晶比单纯纳米晶表现出低的毒性，因此聚合物修饰在一定条件下可以起到降低纳米晶毒性的作用，该复合材料在生物成像或检测领域中具有潜在应用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-6
目录  6-8
第一章引言  8-24
  1.1 纳米晶的合成  8-11
    1.1.1 水相法  8-9
    1.1.2 油相法  9-10
    1.1.3 其它合成方法  10-11
  1.2 纳米晶的性质  11-14
    1.2.1 纳米晶的基本性质  11-13
    1.2.2 纳米晶的发光性质  13-14
  1.3 纳米材料的应用  14-22
    1.3.1 发光二极管  14-16
    1.3.2 太阳能电池  16-17
    1.3.3 生物标记  17-19
    1.3.4 其他方面的应用  19-22
  1.4 选题依据和研究内容  22-24
    1.4.1 选题依据  22-23
    1.4.2 研究内容  23-24
第二章实验药品和仪器  24-25
  2.1 实验药品  24
  2.2 实验仪器  24-25
第三章准核壳 CdHgTe 纳米晶的制备及其细胞毒性研究  25-38
  3.1 引言  25
  3.2 实验部分  25-26
  3.3 结果与讨论  26-37
    3.3.1 CdHgTe 纳米晶的组成  26-30
    3.3.2 准核/壳 CdHgTe 纳米晶发光性质的优化  30-33
    3.3.3 准核/壳 CdHgTe 纳米晶细胞毒性研究  33-37
  3.4 本章小结  37-38
第四章聚合物修饰对 CdTe 纳米晶细胞毒性的影响  38-49
  4.1 引言  38-39
  4.2 实验部分  39-40
    4.2.1 水溶性 CdTe 纳米晶合成  39
    4.2.2 PVA 修饰 CdTe 纳米晶  39
    4.2.3 PDDA 修饰 CdTe 纳米晶  39
    4.2.4 PSS 修饰 CdTe 纳米晶  39
    4.2.5 MTT 实验  39-40
  4.3 结果与讨论  40-48
    4.3.1 参比的选择  40-41
    4.3.2 PVA 对 CdTe 纳米晶发光性质的影响  41-42
    4.3.3 PDDA 对 CdTe 纳米晶发光性质的影响  42-43
    4.3.4 PSS 对 CdTe 纳米晶发光性质的影响  43-45
    4.3.5 聚合物修饰 CdTe 纳米晶细胞毒性研究  45-48
  4.4 本章小结  48-49
第五章结论  49-50
参考文献  50-57
致谢  57-58
在学期间公开发表论文及著作情况  58

水相纳米晶的制备及其细胞毒性研究

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