酸响应聚集型近红外Ag2S量子点的制备与性能研究

作     者：程临淋 

作者单位：中南民族大学 

学位级别：硕士

导师姓名：朱春楠

授予年度：2022年

学科分类：1002[医学-临床医学] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 100214[医学-肿瘤学] 0702[理学-物理学] 10[医学] 

主      题：Ag2S量子点 近红外 酸响应 聚集 温敏聚合物 

摘      要：近年来,AgS量子点作为一种新型低毒性的近红外量子点,它的出现引起了纳米科技工作者的关注。与可见光量子点相比,近红外AgS量子点所发射的近红外荧光具有生物组织穿透程度更深、受生物环境干扰更小、成像背景更低等优势。同时近红外AgS量子点由于在近红外区域有吸收,还具有良好的光声性能和光热转换效应。因此,近红外AgS量子点是一种理想的集近红外荧光成像、光声成像和光热治疗于一体的纳米诊疗剂,在癌症的诊疗领域具有巨大潜力。研究表明,为实现长效血液循环和肿瘤组织部位深层渗透,近红外AgS量子点的水合粒径通常应约为50 nm,然而小粒径纳米材料在到达肿瘤组织部位后,易回流到血液中或转移到周边正常组织,导致其在肿瘤部位的富集量大大降低。因此如何实现近红外AgS量子点在肿瘤组织的高效富集是提升其肿瘤成像与治疗性能的关键科学问题。本文则通过科学设计近红外AgS量子点的表面结构,使其在体外模拟肿瘤微酸环境下能够发生响应性聚集,从而实现近红外AgS量子点在肿瘤组织部位的高效富集。合成的AgS@PNH-CDM-PEG量子点在酸性条件下,酸敏感分子2-丙酰氯-3-甲基马来酸酐(CDM)与PEG之间的酰胺键会发生断裂,亲水性PEG脱去引起AgS量子点纳米复合剂的亲水性下降,使其LCST温度低于生理温度37℃,PNH温敏聚合物迅速由溶解状态变成塌缩状态,促使AgS量子点发生原位聚集。基于此,本论文以近红外AgS量子点为中心开展了酸响应聚集型近红外AgS量子点的制备与性能研究,主要研究内容如下:(1)酸响应聚集型近红外AgS量子点的制备。近红外AgS量子点的制备采用的是经典高温有机相合成法,以量子点的形貌、晶相、尺寸和单分散性作为评判标准考察量子点。实验数据表明,该方法制备得到的近红外AgS量子点直径约为3.7±0.4 nm,荧光发射峰位置在近红外区域1100 nm处,且荧光性能优越,量子点整体呈现为粒径均一的类球形颗粒,在有机溶剂中的分散性良好,荧光量子产率高达9%。然后,以温敏型聚合物PNH为修饰剂,采用疏水包覆的方法,对AgS量子点进行水溶化修饰,制备得到具有LCST温度特征的近红外AgS@PNH量子点,其荧光发射峰位置与AgS量子点基本保持一致,为1100 nm,荧光量子产率为6%。同时对近红外AgS@PNH量子点的光热性能进行了考察,实验表明,当其量子点的浓度为300 ppm时,溶液温度升高达50℃,光热性能优越,在激光“开/关四次循环下,量子点的光热性能仍保持良好的响应性。最后,通过进一步偶联CDM和NH-PEG,制得AgS@PNH-CDM-PEG量子点,即酸响应聚集型近红外AgS量子点。(2)酸响应聚集型近红外AgS量子点表面结构与其响应性聚集性能之间的关系研究。实验结果显示,当NIPAAm与HEAm的摩尔质量比为85:15时,所合成的PNH聚合物结构性能最为优越,在37℃时,可保证酸响应聚集型近红外AgS量子点在p H 7.4的弱碱性条件下具有良好分散性,而在p H 6.5的弱酸性环境中,可发生快速响应性聚集且保持良好光学性能。对酸响应聚集前后的性能研究结果表明,分散体系AgS量子点的光热转换效率为30.5%,聚集体系AgS量子点的光热转换效率为41.3%,显然,后者优于前者。生物安全性考察结果显示,在p H 7.4和6.5环境中,与酸响应聚集型近红外AgS量子点共存时,MTT实验结果表明,细胞存活率达90%以上,生物安全性好。细胞光毒性实验表明,He La细胞用300μg·m L的AgS@PNH-CDM-PEG溶液孵育12 h,用808 nm激光照射5 min后,细胞存活率仅为40%,光热治疗性能优越,为后续在生物医学领域中的应用研究奠定了良好基础。