具有荧光功能的聚合物复合体系的设计制备及应用

来源 :北京科技大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:freeman110_wh
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荧光技术已广泛应用于生物传感和化学分析的诸多领域,具有检测方法简便、检测结果直观、灵敏度高和成本低廉等优势。有机荧光染料是荧光材料的重要组成部分,目前已广泛应用于生物传感分析及医学诊断与治疗等方面。但是传统荧光染料在生物体系中往往存在着功能单一、发光强度低、毒性大、易光漂泊及易被降解清除等缺陷,很大程度上限制了荧光染料在荧光技术中的应用。因此,本论文针对荧光染料所存在的这些问题,拟通过将贵金属纳米粒子、高分子聚合物及有机荧光染料有效复合,设计并制备一系列不同结构与功能的荧光复合体系。具体研究内容如下:1通过银纳米粒子的表面修饰以及化学交联方法,制备出具有核壳结构的荧光药物复合体系,并应用于肿瘤细胞胞内药物释放与荧光成像。由于该复合体系聚合物壳层以二硫键交联,因此该壳层可在肿瘤细胞内较高的谷胱甘肽(GSH)浓度环境中断键进而解体,实现药物释放。通过观察复合体系在不同GSH浓度中的荧光信号、电镜形貌变化,以及复合体系与肿瘤细胞共培养后的荧光照片,证明了复合体系在胞外及胞内均可在GSH的作用下实现药物的高效释放,且药物释放过程伴随荧光信号变化。因此该复合体系可应用于肿瘤细胞的胞内药物释放以及荧光成像。2在包覆有聚合物聚赖氨酸(PLL)的银纳米粒子表面,利用PLL壳层表面氨基修饰可识别肿瘤细胞的叶酸分子及荧光染料FAM-SE,制备出可有效结合叶酸受体过表达肿瘤细胞的荧光复合体系。该复合体系利用银纳米粒子具有的金属增强荧光(MEF)效应提高荧光染料发光强度,通过调节PLL壳层厚度实现荧光强度的调节。并利用复合体系中的叶酸分子实现对叶酸受体过表达肿瘤细胞的高效结合。将复合体系与不同叶酸受体表达量的肿瘤细胞共培养后,通过荧光共聚焦显微镜对比细胞荧光照片,证明复合体系具有特异性荧光成像功能,使金属增强荧光效应在肿瘤细胞成像中的应用得到了扩展。3通过静电自组装、化学交联及表面修饰方法制备出对整合素蛋白过表达的肿瘤细胞有特异性荧光成像功能的复合体系。以天然氨基酸色氨酸作为还原剂的方法制备金纳米粒子,将聚合物PLL包覆在金纳米粒子表面,并利用PLL壳层表面氨基修饰荧光染料Cy3及可高效结合整合素蛋白的含甘氨酸-精氨酸-天冬氨酸(RGD)的多肽序列。金纳米粒子的表面等离子体共振(SPR)与Cy3吸收光谱存在较大交叠,使荧光激发效率得到显著提升而实现金属增强荧光效应。复合体系在表面RGD的作用下可高效结合整合素蛋白过表达的肿瘤细胞,而且由于制备过程中避免使用生物毒性较高的还原剂及表面活性剂,复合体系呈现出良好的生物兼容性,因此适合作为针对整合素蛋白过表达肿瘤细胞的特异性荧光成像材料。4通过原位还原及表面修饰方法,制备出同时具有提升活性氧自由基产率及可控杀菌特性的复合体系。利用阳离子聚合物壳聚糖及阴离子聚合物聚丙烯酸的离子交联作用,制备出聚合物纳米粒子。之后在其表面原位还原出金纳米粒子并修饰光敏剂玫瑰红该复合体系在金纳米粒子的SPR效应作用下,其中光敏剂的活性氧自由基产率得到显著提升。在凝集素蛋白ConA与壳聚糖的作用下,复合体系可在细菌表面高效富集,有效提升活性氧自由基的杀菌效率,为可控杀菌材料的设计制备提供了新思路。
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