基于d6过渡金属配合物的多功能纳米材料的合成及生物医学应用

设计合成新型的生物兼容性d6过渡金属配合物，通过桥链基团如多肽把配合物修饰在金纳米表面，并基于共振能量转移机理研究细胞内半胱氨酸蛋白酶等生物分子的活性，以揭示细胞凋亡的病理过程，从而构筑高选择性和高灵敏的生物复合式传感器材料。同时把d6配合物发光探针和磁性材料包埋于硅壳内，构建一个对肿瘤细胞有靶向识别功能和磁热治疗效果的多功能纳米传感器。研究配合物发光探针标记的纳米粒子细胞毒性和细胞穿透性，考察复合式生物传感材料对细胞活体内的生物分子或肿瘤细胞的识别作用以及成像分析等，扩展其在生物医学领域中的应用。克服传统有机荧光成像染料的光漂白和寿命短等缺点，解决金属配合物发光探针难穿透细胞的问题，为真正应用于生物医学提供基础。本课题属于材料科学与生物分析化学交叉领域，对促进新材料科学发展、功能纳米材料在生物医学中的应用、以及分析化学新技术在生命科学等方面有重要意义。

近年来d6过渡金属配合物如Ru(II)、Re(I)、Ir(III)等在生物分析和细胞成像中的应用逐渐引起研究者的兴趣，但大都局限于实验室研究，要使其真正应用于现实活体检测仍需要很长的路程，特别是在细胞穿透与毒理等方面。实际上大部分环化金属铱以及羰基铼配合物水溶性很差，必须添加有机溶剂以增大溶解性或者添加化学渗透剂，因此限制了其在生物医学领域中的应用。而二亚胺类金属钌配合物的水溶性较好，通常无法进入细胞，现有的报道通常是增大配合物的亲脂性以提高其细胞穿透性。因此设计合成生物兼容性包括水溶性、低毒性和细胞穿透性的d6过渡金属配合物发光探针仍是一大挑战。. 近年来，纳米材料的合成与应用受到广泛的重视。其中金纳米粒子的合成已经发展成为比较成熟的方法，改变条件可以得到不同大小和形状的纳米粒子，从而改变其表面等离子体共振吸收峰而呈现出丰富的颜色。这类型的粒子光吸收率高，但通常不发光，所以可以用作能量转移体系中的受体。跟传统的有机受体相比，金纳米粒子的吸收带宽，吸收带在可见光区，通过改变金纳米粒子的尺寸可以调控吸收光谱区，并保证了供体发射波长和受体吸收波长的良好重叠，以增强能量转移效率。而二氧化硅纳米由于具有稳定性、生物兼容性和易修饰等特点使其在生物医学领域中受到极大重视。. 关于Ru(II)和 Ir(III)金属配合物发光探针修饰于二氧化硅纳米并用于荧光成像有几篇报道， 但其仅限于成像并未用于靶向识别。而关于d6配合物发光探针修饰金纳米粒子的报道非常少，且在生物成像方面的研究并未有报道。因此我们希望结合d6金属配合物丰富的光物理化学性质和纳米粒子的特异性，设计和组装新型多功能材料。本研究主要计合成新型的d6过渡金属配合物，通过桥链基团把配合物修饰在金纳米粒子表面，并基于能量转移机理研究蛋白酶等生物分子的活性，从而构筑有效的、选择性的和灵敏的生物复合式传感器材料。同时把d6配合物发光探针和磁性探针包埋于硅壳内，构建一个有靶向识别的多功能纳米医药平台。研究配合物发光探针标记的纳米粒子细胞毒性和细胞穿透性，以及成像分析等。扩展d6过渡金属配合物在生物细胞活体内以及生物医学领域中的应用，为真正应用于生物医学提供基础，对促进新材料科学发展、功能纳米材料在生物医学和生命科学等方面的应用具有重要意义。在国际刊物发表SCI收录研究论文12篇。培养硕士研究生10名，指导本科毕业论文设计8名.