不同形状的金纳米材料的制备、表征及其在光热治疗中的应用探究

1、题 目不同形状的金纳米材料的制备、表征及其在光热治疗中的应用探究苏州大学本科生毕业设计（论文）摘要1Abstract2第1章 前言3第1.1节 金纳米材料简介3第1.2节 光热效应的应用4第1.3节 本论文选题意义及研究内容5第2章 不同形状金纳米材料的制备及表征7第2.1节 实验仪器及试剂72.1.1实验仪器72.1.2实验试剂7第2.3节 金纳米棒的制备、表征及表面修饰82.3.1金棒的制备82.3.2金纳米棒的表面修饰82.3.3金纳米棒的表征9第2.4节 金纳米星的合成、表征及表面修饰92.4.1 金纳米星的合成92.4.2 金纳米星的表面修饰92.4.3金纳米星的表征9第2.5节 金纳米片的合成、表征及表面修饰92.5.1金纳米片的制备92.5.2金纳米片的表面修饰102.5.3金纳米片的表征10第2.6节 结果与讨论102.6.1金纳米棒102.6.2金纳米星122.6.3金纳米片14第3章 不同形状金纳米材料的光热性能研究18第3.1节 实验仪器及试剂183.1.1实验仪器183.1.2实验试剂18第3.2节 金纳米材料的光热性能实验183.2.1 PEG-GNRs的光热

2、性能测试183.2.2 PEG-GNSs的光热性能测试193.2.3 PEG-GNPs的光热性能测试193.2.4结果与讨论20第3.3节 毒性实验233.3.1 PEG-GNRs毒性实验233.3.2 PEG-GNSs毒性实验243.3.3 PEG-GNPs毒性实验243.3.4毒性实验结果与讨论25第3.4节 细胞光热毒性实验253.4.1 PEG-GNRs光热实验263.4.2 PEG-GNSs光热实验263.4.3 PEG-GNPs光热实验263.4.4 结果与讨论27第3.5节 细胞对金纳米材料的摄取273.5.1 PEG-GNRs细胞摄取273.5.2 PEG-GNSs细胞摄取283.5.3 PEG-GNPs细胞摄取283.5.4 结果与讨论29第4章 结论与展望30参考文献31致谢34摘要金纳米材料系贵金属纳米材料的代表，其具有及其丰富的表现形式，如线形、片形、球形、星形、锥形、棒状、立方状等，其独特的物理、化学、光学性质、易控的表面修饰性能及其较好的生物相容性，使其在药物递送、纳米材料组装、生物传感、抗原识别、细胞成像和光热治疗等领域有着越来越广泛的应用。本文主要合成及

3、表征金纳米棒、金纳米星、金纳米片这三种不同形状的金纳米材料，探究其光热性能及其在光热治疗领域的应用。关键词：金纳米棒、金纳米星、金纳米片、生物相容性、光热治疗AbstractGold nanomaterials are well represented in the area of noble metal nanomaterials, and their can be observed in different shapes , such as wire, plate, sphere, star, rod, cube, etc. Their unique physical and chemical properties, optical properties, easily controlled surface modification properties and its good biocompatibility make it has been more and more widely used in drug delivery, nanomaterial assembly, b

4、iosensing, antigen recognition, cancer cell imaging, and photothermal therapy. This article mainly synthesized and characterized gold nanorods, gold nanostars and gold nanoplates, which were three different shapes of gold nanomaterials, and their photothermal properties and their application in the field of photothermal therapy were explored and compared.Keywords：Gold Nanorods、Gold Nanostars、Gold nanoplates、biocompatibility、photothermal therapy第1章 前言第1.1节 金纳米材料简介金属纳米材料的可控制备及其潜在应用研究目前已成为科学研究中极其活跃

5、的领域，设计、合成各种新型的具有独特的物理、化学和光电性能的纳米材料成为科研工作者们研究的热点。这些独特的性能主要取决于它们的尺寸和形态1,2。金纳米材料系贵金属纳米材料的代表，其具有及其丰富的表现形式，如线形、片形、球形、星形、锥形、棒状、立方状 3,4等。金纳米棒是一种棒状的纳米颗粒，它具有两个吸收峰：一个是横向等离子体共振吸收峰（TSPR），一般位于可见光520 nm处；另一个是纵向等离子体共振吸收峰（LSPR），随着长径比的增大而向红外区域移动。2001年，Murphy课题组首次报道了采用种子生长法5，制备得到分散性好、产率高、尺寸可调、化学性质稳定的金纳米棒，使得金纳米棒的研究进入火热阶段，种子生长法一直沿用至今，成为最成熟的最常用的制备金纳米棒的方法。在金纳米棒的合成制备过程中，可以通过采用不同的实验参数，对其长径比进行精确的调控6,7。其合成方法简单、分散性好、产率高、化学性质稳定等优点，使其在纳米材料组装8、基因表达9、DNA检测10,11、药物递送12、癌细胞成像和光热治疗13等领域有着越来越广泛的应用。金纳米星是一种空间不对称的、具有枝角、分支的新型三维纳米结构，其

6、主要由一个中心核和多个突出的长短不一的分支组成，这种独特的星型结构使得金纳米星具有较大的表面积，故其光热转换性能及其出色，在肿瘤诊断与光热治疗领域的受到广泛的关注14。同时金纳米星在LSPR传感15、SERS检测16、细胞成像17等领域也有着广阔的应用前景。金纳米星的制备方法可以分为两大类：（1）种子生长法18；（2）一步生长法19。一步生长法通过改变加入的HEPES缓冲液与HAuCl4的摩尔比合成不同形貌和尺寸的金纳米星。金纳米片是一种片状的二维纳米结构，主要表现形式为正三角形、正六边形、圆形等20。根据这种二维（2D）结构，金纳米片在整个可见光和近红外区域都具有可调谐的LSPR峰值，这是由其边缘长度，厚度和角锐度决定的。其具有较大的吸光截面，因此也逐渐被广泛应用于光热治疗领域21。金纳米片的制备同样也可以采用“种子生长法”。在生长液中引入痕量碘离子，将其与阳离子表面活性剂构建的CTA+-I-表面活性系统为模板，利用种子介导法分步合成具有近红外消光性能的金纳米片 22。通过改变金纳米片可控制备过程中种子、CTAB、KI、pH等参数对金纳米片形貌进行调控23。图1.1 金纳米片生长、沉

7、积和再分散的示意图。空心箭头表示由静电排斥引起的排斥力。纳米片周围的空心箭头越多意味着排斥力越大，其主要取决于CTA+双层的正电荷减去结合到纳米片的阴离子的负电荷。同时也可以用PVP作为保护剂合成金纳米片。PVP具有良好的溶解性、低毒性、较好的生物相容性，经常作为保护剂参与金属纳米粒子的制备。PVP由于具有N-C=O官能团，能较好的吸附在金的（111）面，从而抑制了该金面上的生长，故最终产物易于生成低能面（111）结构24,25 ，从而得到二维金纳米片。第1.2节 光热效应的应用世界卫生组织公布一份令人震惊的数据，每年有880万人死于癌症。在中国，癌症也成为主要杀手之一，数据显示，中国一年被诊断为癌症的人数约有420万，其中约有三分之二的人死于癌症。传统的癌症治疗方法虽然在一定程度上延长了患者的寿命，但存在着不可忽视的副作用。光热治疗（photothermal therapy，PPT）是近年来发展起来的，借助于高温的一种癌症治疗的新方法。由于生物组织在近红外区域相对透明，近红外光能够穿透进入深部组织达10 cm 26。具有光热性能的材料能将光能转化为热能后传递到肿瘤组织，其具有较好近红

8、外光热性能和优良的靶选择性的优点，可针对性的破坏肿瘤组织和减少较多的副作用及不良反应27-29。各种具有独特光学性质的贵金属纳米材料已经应用于光热治疗，如金纳米棒、金纳米星、金纳米片等。2006年EI-Sayed 首先报道了金纳米棒在癌症细胞光热治疗方面的工作12，受到了学术界广泛的关注，此后，越来越多的科学家们报道了很多相关方面的工作，为金纳米棒的光热治疗提供了大量的实验和理论支撑。近年来金纳米星在光热治疗领域的研究也开始崭露头角。金纳米星的纵向等离子体共振吸收峰可以实现从可见光到红外区域的调谐，说明金纳米星在近红外光热领域具有很大的应用潜力。2012年，Tuan Vo-Dinh课题组报道了金纳米星靶向药物传递细胞光热治疗的研究14。首先用HEPES还原法合成金纳米星，用巯基聚乙二醇（m-SH-PEG）和细胞穿透肽（TAT）对其修饰。研究表明只需要在850 nm、0.2w/cm2即可杀死大多数癌细胞。最近南京大学卢光明教授课题组报道了抗EGFR肽共轭PEG化金纳米三角片（TGN-PEG-P75）作为靶向光热疗法（PTT）治疗NSCLC(非小细胞肺癌)30，由于强烈的近红外（NIR）吸

9、光度，高光热转换效率和通过P75和EGFR相互作用增加的肿瘤细胞累积。对HCC827荷瘤小鼠模型的治疗表明，TGN-PEG-P75通过光热疗法可有效抑制NSCLC细胞的生长，这表明纳米平台在体内治疗NSCLC方面具有很大的希望。第1.3节 本论文选题意义及研究内容本文主要制备三种不同形状的金纳米材料。采用“种子生长法”，通过改变Ag+的浓度合成不同长径比的金纳米棒31；通过改变加入的HEPES缓冲液与HAuCl4的摩尔比合成不同形貌和尺寸的金纳米星19。金纳米片的制备同样也可以采用“种子生长法”，在PVP的存在下，过氧化氢还原金种定向生长成金纳米片25。用巯基聚乙二醇（m-SH-PEG）对这三种不同形状的材料进行表面修饰，研究它们的光热转换效率以及在不同时间、不同浓度、不同功率下的光热效果。探究其生物相容性，随后将其与HeLa细胞作用，在808 nm近红外激光照射下，观察它们对细胞的杀伤力。由于金纳米棒、纳米金星、金纳米片的等离子体共振吸收峰在近红外区域可调，因此具有较好的光热效应。经近红外激光照射后，金纳米棒、金纳米星、金纳米片能特定的吸收光能转化成热能，使局域范围内的温度升高，从而导致HeLa细胞的死亡。且从实验结果来看，光热效果：金纳米片金纳米棒、金纳米星，金纳米片较金纳米棒、金纳米星光热性能更为突出。目前，金纳米棒在光热领域的应用已较为成熟，所以开发新的、有效的具有光热性能的新型纳米材料已成为科学工作者的研究热点。金纳米星、金纳米片光热治疗的研究也逐渐开始崭露头角。本论文采用PVP方法合成的金纳米片的稳定性有待提高，产率需进一步提高，如果能解决这两个问题，那么金纳米片在光热治疗领域将

《不同形状的金纳米材料的制备、表征及其在光热治疗中的应用探究》由会员工****分享，可在线阅读，更多相关《不同形状的金纳米材料的制备、表征及其在光热治疗中的应用探究》请在金锄头文库上搜索。