论文摘要
随着纳米科技的飞速发展,纳米材料凭借其独特的物理结构和优异的光、电、磁以及机械性能,在功能材料、精细化工以及生物医药等领域具有十分广泛的应用。其中,荧光量子点(QDs)因具有优异的荧光性能而成为理想的荧光标记物。磁性纳米材料由于其独特的磁可操控性和分离功能,在生物医学研究中备受关注。基于荧光标记和磁性分离两种技术在生物医学研究中占有的重要地位,将荧光量子点和磁性纳米材料相结合制备荧光-磁性复合纳米材料,成为目前生物医学领域中的研究热点。目前,基于此类复合纳米材料已初步开展了许多工作,如蛋白分离与检测、细胞分选与成像等。在已报道的研究工作中,人们大都利用这种复合纳米材料以单次单组分测定的分析模式对靶物质进行分离与检测,但这样的工作操作繁琐,存在耗时、费力、效率低的缺点。针对上述分析工作中存在的不足,若能合成一种新型的荧光-磁性复合纳米材料,一步实现复合样本体系中多种靶物质的分离与检测,将会极大地提高工作效率。此外,在荧光-磁性复合纳米材料的相关研究中,在光学研究方面已有报道利用荧光颜色可调的荧光-磁性多功能纳米球检测多种目标蛋白,而磁学研究方面,能够实现磁场可控的不同磁响应强度新型荧光-磁性多功能材料及相应的应用却尚未展开深入研究。因此,针对目前工作中存在的不足,制备具有不同磁响应强度的荧光-磁性新型多功能纳米材料、一步实现复合样本体系中多组分的同时或近同时分离与分析就变得极为迫切。基于上述出发点,本论文旨在合成具有不同磁响应强度的荧光-磁性新型多功能纳米球,并以荧光试剂标记的IgG为模型分子与其进行偶联,通过磁性捕获效率考察对该不同磁响应强度的荧光-磁性新型多功能纳米球的初步应用进行研究。由该多功能纳米球的磁性捕获效率分析结果可知,制备的不同磁响应强度的荧光-磁性新型多功能纳米球在一定外加磁场下可以实现有效地磁性分离和捕获,有望应用于复合样本体系中多种靶物质的同时或近同时分离与检测,为疾病诊断、食品安全控制及环境监测等提供灵敏、快速和简便的新方法与技术。本论文开展了以下几个方面工作：(1)不同磁响应强度(CdTe/Fe3O4)@SiO2荧光-磁性多功能纳米球的制备与表征第一,采用水热法制备水溶性CdTeQDs。探讨回流时间、n(Cd2+):n(Te)(?)pH值对CdTe QDs荧光性能的影响。通过对CdTe QDs荧光性能、晶体结构与粒径的表征可知,我们成功制备了荧光强度强、半峰宽窄、荧光稳定性好、直径约为3.2nm的立方闪锌矿结构的水溶性CdTe QDs。第二,采用共沉淀法制备水相Fe3O4磁性纳米颗粒。考察了n(Fe2+):n(Fe3+)、pH值、反应温度、反应时间、沉淀剂种类、熟化过程对产物性能的影响。通过对Fe3O4的磁学性能、外观形貌及粒径、晶体结构的表征可知,我们成功制备了饱和磁化强度高达78.13emu/g,粒径为12nm且大小均—的四方尖晶石结构Fe3O4磁性纳米颗粒。选用CA对制备的Fe3O4磁性纳米颗粒进行修饰,显著地提高了其稳定性和分散性。第三,基于反相微乳液的原理,通过拟三元相图得出的最佳条件,采用共包埋模式将上述制备的CdTe QDs和Fe3O4共同包埋在二氧化硅纳米球中,通过控制包被过程中Fe3O4的量,制备了荧光强度强且具有不同磁响应强度的(CdTe/Fe3O4)@SiO2荧光-磁性多功能纳米球。(2)不同磁响应强度荧光-磁性多功能纳米球的磁捕获效率考察及初步应用研究以荧光试剂标记的IgG为模型分子,分别与不同磁响应强度的荧光-磁性多功能纳米球进行偶联,通过磁性捕获效率考察对该不同磁响应强度的荧光-磁性多功能纳米球的初步应用进行研究。基于多功能纳米球自身不同的磁响应强度,在一定外加磁场下对其进行磁性分离与捕获,并以荧光信号对其磁性捕获效率进行考察。结果表明,不同磁响应强度的荧光-磁性多功能纳米球在一定外加磁场下能够实现有效的磁性分离与捕获,为实现同时或近同时的多组分分析的应用研究奠定了基础。