磁性纳米氧化铁的合成及其与生物大分子、细胞相互作用研究

论文摘要

磁性纳米氧化铁（MNPs）由于同时具有纳米特性和独特的磁性而在生物医学领域如磁性分离、药物载体、免疫分析、磁热疗、核磁共振成像等方面具有广阔应用前景,然而MNPs在生物体内潜在的副作用成为其广泛应用于纳米生物医学领域的最大障碍。本论文研究了MNPs与生物大分子、细胞的相互作用,为阐明MNPs生物学效应提供重要参考依据。采用共沉淀法合成MNPs,通过荧光光谱（FL）、紫外-可见吸收光谱（UV-vis）、拉曼光谱（Raman）和圆二色光谱（CD）等光谱技术研究其与牛血清白蛋白（BSA）的相互作用。研究表明MNPs对BSA的荧光猝灭是静态猝灭过程；分别计算了不同温度下的猝灭常数、热力学参数、结合常数和结合位点数,分析表明MNPs与BSA相互作用是自发进行的,且静电作用占主导地位；Raman和CD光谱也进一步证实了MNPs对BSA分子二级结构的影响。以微波辅助共沉淀法合成MNPs,采用UV-vis、Raman及琼脂糖凝胶电泳（AGE）研究MNPs与小牛胸腺DNA（ct DNA）的相互作用。UV-vis光谱显示出明显的增色效应,是由于DNA分子受MNPs干扰碱基外露引起的；Raman光谱研究表明DNA分子的碱基、脱氧核糖以及磷酸骨架均受到MNPs一定程度的干扰；而AGE结果证实了MNPs并未使DNA分子发生断裂、双链解开等本质性变化。分别采用高温热分解法和水热法合成了MNPs和碳掺杂MNPs （C-MNPs）。表征结果表明MNPs是粒径约14nm、单分散性和磁响应性良好的球型Fe304纳米粒子；水热碳化过程中绝大部分MNPs生成C-MNPs,粒径约20 nm,其中MNPs仍为标准Fe304结构,掺杂碳为无定形结构；少数MNPs自组装成粒径5μm左右的花状结构粒子。MTT法分析研究了水溶性MNPs和C-MNPs对HeLa细胞的影响,发现MNPs和低浓度C-MNPs对HeLa细胞生长有促进作用,而C-MNPs随着浓度增大对细胞的促进作用先增强后逐渐减弱甚至产生轻微抑制作用,分析其可能原因是MNPs和低浓度C-MNPs释放微量铁元素促进细胞生长,而高浓度C-MNPs破坏了细胞正常生长的生理环境,干扰细胞正常生长,研究证实了MNPs及其复合纳米材料在一定浓度范围的生物安全性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 简略词表
• 第一章 绪论
• 1. 磁性纳米粒子简介
• 2. 磁性纳米粒子制备
• 2.1 共沉淀法
• 2.2 高温热分解法
• 2.3 水热合成法
• 2.4 溶剂热法
• 2.5 溶胶-凝胶法
• 2.6 微乳液法
• 2.7 微波超声法
• 3. 磁性纳米粒子在生物医学领域的应用
• 3.1 在磁性分离方面的应用
• 3.2 在MRI造影成像方面的应用
• 3.3 在药物载体方面的应用
• 3.4 在免疫检测方面的应用
• 3.5 在肿瘤磁热疗方面的应用
• 4. 课题设计思想及意义
• 第二章 MNPs的合成及其与BSA相互作用研究
• 1. 试剂与仪器
• 1.1 试剂
• 1.2 仪器
• 2. 实验方法
• 2.1 MNPs合成
• 2.2 MNPs表征
• 2.3 MNPs与BSA相互作用
• 3. 结果与讨论
• 3.1 MNPs表征
• 3.2 MNPs与BSA作用条件优化
• 3.3 MNPs与BSA作用热力学研究
• 3.4 MNPs与BSA作用机理
• 4. 结论
• 第三章 微波辅助MNPs的合成及其与ct DNA相互作用研究
• 1. 仪器与试剂
• 1.1 试剂
• 1.2 仪器
• 2. 实验部分
• 2.1 微波辅助MNPs合成
• 2.2 MNPs表征
• 2.3 MNPs与ct DNA相互作用
• 3. 结果与讨论
• 3.1 MNPs表征
• 3.2 MNPs与ct DNA作用条件
• 3.3 UV-vis光谱分析
• 3.4 Raman光谱分析
• 3.5 AGE电泳分析
• 4. 结论
• 第四章 碳掺杂MNPs的合成及其对HeLa细胞活性影响
• 1. 试剂与仪器
• 1.1 试剂
• 1.2 仪器
• 2. 实验部分
• 2.1 单分散油溶性MNPs合成
• 2.2 C-MNPs合成
• 2.3 C-MNPs表征
• 2.4 MTT法研究MNPs和C-MNPs对HeLa细胞活性影响
• 3. 结果与讨论
• 3.1 C-MNPs合成条件优化
• 3.2 粒径形貌
• 3.3 晶体结构
• 3.4 热稳定性
• 3.5 磁性性质
• 3.6 表面基团
• 3.7 MNPs和C-MNPs对HeLa细胞活性影响
• 4. 结论
• 全文总结
• 参考文献
• 致谢
• 附录