功能Fe3O4荧光纳米材料和金属离子荧光探针的设计、合成、表征及其细胞成像

荧光探针论文 金属配合物荧光探针论文 Fe_3O_4纳米颗粒论文 磁性荧光纳米颗粒论文 细胞荧光成像
论文详情
近年来,随着生命科学的不断发展,人们对细胞内的活性物种、细胞信号传导及细胞凋亡等方面的研究越来越深入。荧光成像分析是目前广泛应用于活细胞分析的一种高灵敏的可视化分析技术。目前用于活细胞成像分析的荧光探针多为有机荧光染料分子,它们为活细胞分析提供了有效的探测手段。在实际应用中,这些有机荧光染料分子存在着荧光寿命较短、容易淬灭及不稳定的缺点。所以,实现长时间的实时动态连续测定,提高可视化分析的选择性和精度是目前迫切需要解决的问题。金属配合物荧光探针具有荧光寿命长、发射峰窄和Stokes位移大等发光性质,引起了人们的重视与关注。但是由于作为荧光探针的金属配合物溶解性一般都比较差,功能化比较单一,并且略有毒性等缺点,极大的限制了它在细胞中的应用。为了解决上述问题,本论文设计合成了以具有独特磁学和化学性质的磁性纳米四氧化三铁作为载体和以罗丹明为分子骨架的两类新型荧光传感器,获得了在细胞中长时间稳定荧光成像及核磁共振成像的新型荧光探针。本论文主要包括以下四个方面:1、综述了各种荧光探针的研究现状及作为荧光探针载体的纳米颗粒的制备和应用。2、当钌配合物直接和Fe3O4纳米颗粒结合时,Fe3O4会淬灭它的荧光。为了阻止消除Fe3O4对荧光物质的影响,我们采用不同分子量的水溶性高分子来包覆Fe3O4纳米颗粒,研究了高分子链的长度对淬灭程度的影响,发现当高分子的分子量为1900时是最佳的长度。所合成的基于磁性Fe3O4载体的过渡金属钌配合物的纳米颗粒,有很好的水溶性,钌配合物的溶解度从10.6μg/ml提高到.23.6μg/ml,溶解度几乎增加了1倍;根据溶解度计算出了每个Fe3O4纳米颗粒上大约结合36个钌配合物分子。与传统的荧光探针对比,所合成的这种磁性纳米荧光稳定性高好,不容易淬灭,磁性较强,磁饱和强度达到39.8 emu/g。并且能够顺利穿透细胞膜,进入细胞内,且能在细胞内保持长时间高强度的荧光,从而为活细胞荧光成像分析和研究细胞的微结构提供了有效的研究方法和手段。在实验过程中还发现基于磁性Fe3O4载体的过渡金属钌配合物的纳米颗粒与H2O2作用时,荧光显著增强且发生紫移,这不仅能够作为H2O2检测的荧光探针,而且是一种潜在的抗氧化剂。这对开发和寻找新型抗氧化剂提供了一个新的思路,特别在利用新型磁性荧光纳米颗粒捕捉过氧化氢及氧化自由基方面的研究具有着重要的指导意义。3、在上述思路的指引下,又合成了基于磁性Fe3O4载体的稀土金属铕配合物的纳米颗粒,并开发出“一步法”制备高分子包覆的Fe3O4磁性纳米颗粒的实验方法,包覆效率高、官能团引入位置准确、纳米颗粒在水相中分散程度高。这对于Fe3O4纳米颗粒的改性有着非常重要的意义。与传统的荧光探针对比,所合成的这种磁性纳米荧光颗粒稳定性高,不容易淬灭,磁性较强,磁饱和强度达到42.1 emu/g。所合成的磁性纳米颗粒有很好的水溶性,纳米的尺寸使它能够顺利穿透细胞膜,对细胞进行很好的荧光成像,且能在细胞内保持长时间高强度的荧光,3D的激光共聚焦显微镜实验观察进一步证实了这个结果。从而为活细胞荧光成像分析和研究细胞的微结构提供了有效的研究方法和手段。并且这种纳米材料核磁成像的横向驰豫时间(T2)达到了150 s-1mM-1,证明所得的纳米材料具有良好的核磁成像能力。上述结果表明,所合成的磁性荧光纳米颗粒是一种很好的多功能化成像试剂。4、利用荧光分子开关原理,设计和合成了几个结构迥异的基于罗丹明骨架的荧光探针1,2和3。分析测试结果表明,1和3分别能高选择的识别汞离子,而2能够选择性的识别铜离子。并且通过计算和质谱的方法得到了1与Hg2+,2与Cu2+的结合比分别为2和1。荧光探针1和2分别对Hg2+和Cu2+的检测限都能达到1-2 ppb级,实现了对这两种金属离子的裸眼检测,这将在实际的生产和生活中产生很广泛的应用;同时,激光共聚焦显微镜对细胞的检测证实了荧光探针1能很好的标记成像HeLa细胞里的Hg2+,荧光探针2能很好的标记成像SPC-A-1细胞里的Cu2+离子。
中文摘要第10-12页
Abstract第12-13页
第一章 绪论第14-33页
    1.1 引言第14页
    1.2 荧光成像试剂第14-15页
        1.2.1 有机荧光成像试剂第14页
        1.2.2 无机配合物荧光成像试剂第14-15页
    1.3 磁性纳米材料第15-20页
        1.3.1 磁性纳米材料简介第15-16页
        1.3.2 磁性纳米材料的基本磁学性质第16-17页
        1.3.3 磁性纳米材料的生物医药应用第17-20页
            1.3.3.1 体外应用第19页
            1.3.3.2 体内应用第19-20页
    1.4 磁性氧化铁系列纳米颗粒的合成方法第20-25页
        1.4.1 共沉淀法第20-21页
        1.4.2 油相合成法第21-23页
        1.4.3 Sol-Gel合成法第23页
        1.4.8 几种结构新颖的磁性纳米颗粒第23-25页
    1.5 磁性纳米颗粒的表面修饰与包覆第25-26页
        1.5.1 有机小分子修饰法第26页
        1.5.2 无机物包裹法第26页
    1.6 荧光分子探针的定义第26-29页
        1.6.1 几种常见的离子探针机理第27-29页
            1.6.1.1 荧光共振能量转移FRET第27页
            1.6.1.2 分子内电荷转移ICT第27-28页
            1.6.1.3 光诱导电子转移PET第28-29页
            1.6.1.4 基于其他原理的荧光分子传感器第29页
    1.7 本论文的选题目的和意义第29-31页
    1.8 参考文献第31-33页
第二章 基于磁性Fe_3O_4纳米颗粒载体的钌配合物纳米颗粒的合成及性质研究第33-51页
    2.1 引言第33页
    2.2 实验部分第33-37页
        2.2.1 试验仪器与试剂第33-34页
        2.2.2 实验步骤第34-37页
            2.2.2.1 Fe_3O_4纳米颗粒的合成第34页
            2.2.2.2 新型包覆材料的合成第34页
            2.2.2.3 水溶性Fe_3O_4-DPA-PEG-NH_2的合成第34-35页
            2.2.2.4 水溶性Fe_3O_4-DPA-PEG-NH_2-Ru的合成及表征第35-36页
            2.2.2.5 Fe_3O_4-DPA-PEG-NH_2-Ru的稳定性测定第36页
            2.2.2.6 Fe_3O_4-DPA-PEG-NH_2-Ru的优异性测定第36页
            2.2.2.7 细胞荧光成像第36-37页
    2.3 结果和讨论第37-47页
        2.3.1 透射电镜(TEM)第37页
        2.3.2 红外光谱(IR)第37-38页
        2.3.3 紫外(UV)和荧光光谱(Fluorescence)第38-39页
        2.3.4 纳米颗粒的稳定性实验第39-40页
        2.3.5 纳米颗粒的磁性测量第40页
        2.3.6 不同长度的高分子包覆的Fe_3O_4纳米颗粒的TEM第40-42页
        2.3.7 磁性荧光纳米颗粒作为H_2O_2探针第42-43页
        2.3.8 合成纳米颗粒的优异性第43-44页
        2.3.9 磁性荧光纳米颗粒的细胞毒性及荧光成像第44-47页
    2.4 本章小结第47-49页
    2.6 参考文献第49-51页
第三章 磁性Fe_3O_4负载的稀土铕合物的纳米颗粒合成及性质研究第51-64页
    3.1 引言第51页
    3.2 试验部分第51-54页
        3.2.1 试验仪器与试剂第51-52页
        3.2.2 实验步骤第52-54页
            3.2.2.1 Fe_3O_4纳米颗粒的合成第52页
            3.2.2.2 "一步法"制备水溶性纳米颗粒第52-53页
            3.2.2.3 水溶性Fe_3O_4-DPA-PEG-TMPE的合成及表征第53-54页
            3.2.2.4 Fe_3O_4-DPA-PEG-TMPE的稳定性测定第54页
            3.2.2.5 细胞毒性实验和细胞荧光成像第54页
    3.3 结果和讨论第54-61页
        3.3.1 透射电镜(TEM)第55页
        3.3.2 红外光谱(IR)第55-56页
        3.3.3 紫外光谱(UV)和荧光光谱(Fluorescence)第56-57页
        3.3.4 合成纳米颗粒的稳定性试验第57页
        3.3.5 纳米颗粒的的磁性测量第57-58页
        3.3.6 纳米颗粒的细胞毒性试验及荧光成像第58-60页
        3.3.7 纳米颗粒的细胞毒性试验及荧光成像第60-61页
    3.4 本章小结第61-62页
    3.5 参考文献第62-64页
第四章 具有新型结构的汞离子荧光传感器的设计、合成及性质研究第64-81页
    4.1 引言第64-65页
    4.2 实验部分第65-68页
        4.2.1 仪器及试剂第65-66页
        4.2.2 荧光传感器的设计、合成及表征第66-68页
    4.3 结果与讨论第68-75页
        4.3.1 荧光传感器对汞离子的专一性和选择性识别过程第68-72页
            4.3.1.1 金属离子对荧光传感器1的光谱影响第68-69页
            4.3.1.2 各种金属离子对荧光传感器1的光谱影响第69-71页
            4.3.1.3 汞离子与荧光传感器1的作用时间研究第71-72页
        4.3.2 荧光传感器1对汞离子的检测限的研究第72-73页
        4.3.3 荧光传感器1对汞离子的检测应用范围的研究第73-74页
        4.3.4 在细胞成像及细胞内离子检测的应用第74-75页
    4.4 本章小结第75-76页
    4.5 参考文献第76-78页
    附图第78-81页
第五章 新型Schiff碱类Cu~(2+)离子荧光传感器的设计、合成及性质研究第81-98页
    5.1 引言第81-82页
    5.2 实验部分第82-84页
        5.2.1 仪器及试剂第82页
        5.2.2 荧光传感器的设计、合成及表征第82-84页
    5.3 结果与讨论第84-91页
        5.3.1 荧光传感器对铜离子的专一性和选择性识别过程第84-88页
            5.3.1.1 金属离子对荧光传感器2的光谱影响第84-86页
            5.3.1.2 金属离子对荧光传感器2的作用比第86页
            5.3.1.3 金属离子对荧光传感器2的结合方式第86-88页
        5.3.2 荧光传感器2对铜离子的检测限的研究第88-89页
        5.3.3 荧光传感器2对铜离子的检测应用范围的研究第89-90页
        5.3.4 在细胞成像及细胞内离子检测的应用第90-91页
    5.4 本章小结第91-92页
    5.5 参考文献第92-94页
    附图第94-98页
第六章 新型Hg~(2+)离子荧光传感器的设计、合成及性质研究第98-112页
    6.1 引言第98页
    6.2 实验部分第98-100页
        6.2.1 仪器及试剂第98页
        6.2.2 荧光传感器的设计、合成及表征第98-100页
    6.3 结果与讨论第100-105页
        6.3.1 荧光传感器对铜离子的专一性和选择性识别过程第100-101页
            6.3.1.1 金属离子对荧光传感器3的光谱影响第100-101页
            6.3.1.2 荧光传感器3与Hg~(2+)的作用方式第101页
        6.3.2 荧光传感器3对汞离子竞争实验第101-103页
        6.3.3 荧光传感器3对汞离子的检测限的研究第103页
        6.3.4 在细胞成像及细胞内离子检测的应用第103-104页
        6.3.5 细胞光学切片成像的研究第104-105页
    6.4 本章小结第105-107页
    6.5 参考文献第107-108页
    附图第108-112页
结论与展望第112-114页
结合本文的一些展望第114-115页
攻读博士学位期间的发表的论文和成果第115-117页
致谢第117页
论文购买
论文编号ABS1032386,这篇论文共117页
会员购买按0.30元/页下载,共需支付35.1
不是会员,注册会员
会员更优惠充值送钱
直接购买按0.5元/页下载,共需要支付58.5
只需这篇论文,无需注册!
直接网上支付,方便快捷!
相关论文

点击收藏 | 在线购卡 | 站内搜索 | 网站地图
版权所有 艾博士论文 Copyright(C) All Rights Reserved
版权申明:本文摘要目录由会员***投稿,艾博士论文编辑,如作者需要删除论文目录请通过QQ告知我们,承诺24小时内删除。
联系方式: QQ:277865656