荧光磁性复合量子点可控制备及其在多摸成像中的应用研究

多模成像是生命科学等领域中的一个研究热点，复合量子点是其中的关键材料。本项目采用新的接枝共聚物作载体，由新的肝癌靶向分子将其功能化后将特定配比的经疏水碳链修饰过的多个复合量子点包裹在一起，形成能实现荧光、磁共振多模成像的复合量子点结构。用拉曼光谱、光致发光和流式细胞计数等技术研究复合量子点细胞毒性机理。观察量子点在体内外与癌细胞、肝癌器官作用时产生的不同毒性，如细胞收缩、细胞膜损伤、DNA损伤、细胞凋亡等，获得复合量子点的尺寸、组分、剂量、表面修饰等与细胞毒性之间的定量关系。建立复合量子点细胞毒性的动物模型，获得规避或降低多模量子点细胞毒性的方法。特性表征合格后注入体外肝癌细胞和裸鼠肝癌器官，进行荧光成像和磁共振成像，比较、分析和验证二者结果，解决原先荧光成像与磁共振成像互相独立、结果不能互相印证这一瓶颈。探索临床诊断早期肝癌的可能性。为生命科学等领域的科学研究提供先进的双功能成像材料。

量子点荧光成像在生命科学领域得到了广泛的应用，但单一的成像技术提供的信息有限，难以与其他成像技术的结果相互比较或相互验证，因此制备具有多功能的量子点复合材料，使其能与多种成像技术相匹配，形成量子点多模成像技术是当前研究的一个热点。在本项目的研究中：（1）发展了一种基于化学自组装的磁性-荧光纳米复合材料的制备方法。制备出的Fe3O4-CdSe@ZnS量子点复合材料同时具备了良好的磁性和荧光性能。TAT多肽功能化后的复合材料能有效地将磁性分离和荧光成像结合起来，为癌细胞的检测提供了新的方向;（2）通过在铁磁性材料和超顺磁性材料之间增加SiO2层用于调控铁磁性材料和超顺磁性材料之间的偶合，制备了T1-T2同时增强的MRI双模造影剂Fe3O4/SiO2/Gd2O(CO3)2核/壳/壳结构纳米颗粒。对于SiO2层厚度为8nm,16nm和20nm的Fe3O4/SiO2/Gd2O(CO3)2纳米颗粒，相应的弛豫率r1分别为3.7, 32.9和32.2 mM-1 s-1，弛豫率r2分别为312, 269和208 mM-1 s-1。解决了将铁磁性材料与超顺磁性材料复合起来时，铁磁性材料的所产生的磁场会影响顺磁性或超顺磁性的材料的性质，从而导致T1信号的减弱的难题;（3）在水相中利用超声波辅助合成了CdSe及CdSe/CdS核壳型量子点，并详细地研究了其毒性，发现量子点的细胞毒性与细胞的种类相关。CdSe/CdS量子点的急性毒性作用的主要器官为肺和心脏;（4）研究了水溶性的CdTe量子点的光稳定性。实验证明了CdTe量子点的表面氧化，导致荧光波长紫移。同时巯基乙酸在光照下分解释放出S与溶液中Cd2+结合在CdTe量子点表面形成CdS;从而得到CdTe/CdS核壳结构，导致荧光增强，证实了核壳结构的CdTe/CdS量子点其稳定性大大增强。为CdTe量子点在细胞内一些性质的变化提供了研究基础;（5）制备了核壳结构的和异质结构的Fe3O4-Au复合纳米颗粒。将核壳Fe3O4-Au纳米复合材料用于癌胚抗原（CEA）的电化学和表面增强拉曼散射法（SERS）检测。检测限达到了10 pg/mL。（6）在本课题研究的基础上，成功研制了一套分子超光谱成像系统，其成像范围为550-1000 nm，光谱分辨率为2-6 nm。在本项目的资助下，发表SCI论文16篇，申请国家专利5项，完成了预期的指标。