论文部分内容阅读
由于金纳米粒子同时具有纳米粒子特性和金粒子的特性而受到广泛关注。金纳米粒子主要包括:金纳米球、金纳米棒、金纳米星、金纳米双锥体和其他形态的金纳米粒子。其中金纳米棒因为制备方法简单、反应条件温和、产率高和形状规则等优点,受到广大科研工作者的青睐。但是金纳米棒本身具有较大的细胞毒性,使得它在生物等相关领域的应用受到一定的限制。同时,金纳米棒具有表面易修饰和光热转换等特性,具有通过对金纳米棒进行表面修饰改性的潜力,增加其生物相容性,从而应用于生物识别,细胞靶向及治疗等成为近几年的主要研究方向。本实验通过酶促反应和RAFT聚合得到温度敏感性的含半乳糖基聚合物;然后通过还原剂将聚合物分子末端的硫酯键进行还原,得到末端为-SH的聚合物分子,通过S-Au键将含半乳糖基温敏聚合物分子接枝到利用种子生长法所得金纳米棒的表面,形成具有聚合物单分子层的金纳米棒@糖基聚合物,并对聚合物、金纳米棒和金纳米棒@糖基聚合物的理化性质、光热效应和对凝集素的识别行为等进行研究。最后通过细胞实验验证细胞相容性、靶向识别性和对肝癌细胞的光热消融。 首先,论文在前期相关研究基础上,将温度敏感性单体二聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(DEGMA)与 6-O-乙烯基己二酸-D-吡喃型半乳糖(OVNGA)进行RAFT聚合,分别得到无规聚合物P(DEGMA-co-OVNGA)和嵌段聚合物 PDEGMA-b-POVNGA 两种半乳糖基共聚物(glycopolymer)。利用核磁共振氢谱 (1H NMR)、傅里叶红外光谱(FT-IR) 和凝胶渗透色谱(GPC)对含半乳糖基温敏聚合物的结构进行表征确认。通过变温紫外研究得到两种聚合物的低临界溶解温度(LCST)分别为31℃和35℃。将glycopolymers末端的硫酯键还原为硫醇键,使聚合物分子通过 S-Au 键接枝到金纳米棒(AuNR@CTAB)表面,形成AuNR@glycopolymer复合物。通过紫外-可见光光谱(UV-vis)发现,AuNR@glycopolymer存在金纳米棒的两个特征吸收峰,与金纳米棒相比,AuNR@glycopolymer的局域表面等离子体共振(Localized Surface Plasmon Resonance,LSPR) 发生红移。透射电子显微镜(TEM)证实AuNR@glycopolymer存在核壳结构。动态光散射(DLS )结果表明,相比于 AuNR@CTAB ,AuNR@glycopolymer的粒径增大 。Zeta 电势结果表明,AuNR@glycopolymer 表面的电荷为负电荷。变温紫外实验表明AuNR@PDEGMA-b-POVNGA的LCST 值 为 40 ℃ ,高 于PDEGMA-b-POVNGA。利用 UV-vis 考察了 AuNR@PDEGMA-b-POVNGA 在不同浓度NaCl、不同pH的PBS溶液和不同储存时间下的稳定性,发现AuNR@PDEGMA-b-POVNGA的紫外最大吸收峰与对照组相比基本一致,说明AuNR@PDEGMA-b-POVNGA在不同条件下均可以稳定存在。 进一步研究AuNR@PDEGMA-b-POVNGA在不同浓度和不同强度激光照射下体系温度的变化规律,以金纳米棒为参照。结果表明,在同一波长激光照射下,金纳米棒和 AuNR@PDEGMA-b-POVNGA的浓度越大,体系温度增加越多;在同一Au浓度下,激光功率越大,体系的温度也越高。说明聚合物接枝不会对金纳米棒的光热效应产生影响,同时他们的光热效应呈现出浓度依赖型和光强依赖型行为。15 mg/L的AuNR@CTAB和AuNR@PDEGMA-b-POVNGA在1.0 W/cm2照射300s后,两种材料的温度均可达45℃以上。通过近红外光照射下测定发现,AuNR@CTAB和AuNR@PDEGMA-b-POVNGA的光热转换效率均在 40%以上,AuNR@CTAB的光热转换能力和光热转换效率均略高于 AuNR@PDEGMA-b-POVNGA。最后,我们研究了AuNR@PDEGMA-b-POVNGA的光热稳定性。结果表明:在功率为1.0W/cm2的激光循环照射下,AuNR@PDEGMA-b-POVNGA 和AuNR@CTAB 具有同样的温变行为,即每次循环照射时都能够达到最高温度,关闭激光,体系的温度又降到相同温度。如此反复循环结果说明,AuNR@PDEGMA-b-POVNGA具有良好的光热稳定性。 论文研究了AuNR@glycopolymer对凝集素RCA120的识别能力、对细胞的毒性、靶向识别细胞的能力和利用金纳米棒的光热转换杀死肝癌细胞的可行性。通过UV-vis和DLS检测PDEGMA-b-POVNGA、AuNR@PDEGMA-b-POVNGA 识别 Con A 和 RCA120的能力,发现AuNR@PDEGMA-b-POVNGA与RCA120的识别效果最好,且升高温度可以增加聚合物与 RCA120 识别的能力。MTT 实验结果显示,AuNR@glycopolymer对小鼠成纤维细胞(L-929)的细胞相容性高于AuNR@CTAB,说明半乳糖基聚合物接枝可以增加金纳米棒的细胞相容性。激光共聚焦扫描显微镜(Laser confocal scanning microscope,LCSM)和流式实验(Flow cytometry)结果表明,AuNR@PDEGMA-b-POVNGA-RCA120和 AuNR@P(DEGMA-co-OVNGA)-RCA120可以靶向识别肝癌细胞。光热消融实验说明,在激光照射下,AuNR@glycopolymer 可以实现光热转换杀死癌细胞。综上所述,AuNR@glycopolymer-RCA120可以在靶向识别肝癌细胞的同时,利用金纳米棒在激光照射下的光热转换,实现对肝癌细胞的杀伤。