硅壳纳米颗粒对COS-7细胞的生物效应

从硅壳纳米颗粒对细胞存活率、细胞周期及细胞生长曲线的影响等方面系统地考察了包裹RuBpy染料的硅壳荧光纳米颗粒(FSiNPs)对美洲绿猴肾细胞(COS-7)的生物效应.结果表明,FSiNPs对COS-7细胞的影响是浓度依赖性的,低浓度(<0.2μg/μL)的FSiNPs对细胞的存活率、细胞周期及整个生长过程均无负面影响,但随着与COS-7细胞作用的FSiNPs浓度的增大,FSiNPs对COS-7细胞的毒性也逐渐增大,尤其是对细胞周期及细胞生长曲线的影响更为敏感.同时,利用FSiNPs的荧光信号同步指示作用,考察了COS-7细胞对FSiNPs的吞噬作用,发现FSiNPs通过细胞膜的吞噬作用随机地进入到细胞内,一部分FSiNPs被细胞当成异物外排到细胞培养基中,另一部分则进入到下一代细胞中.随着细胞传代次数的增多和新生胞质的产生,FSiNPs在细胞内的含量逐渐减少,最后消失.在这一过程中,细胞的形态和生长状况依然良好.上述研究结果有望为FSiNPs在细胞生物学的研究和应用提供一定的安全标准,并为开展基于新型纳米颗粒的纳米颗粒器件的研究与应用打下了基础.

无机硅壳类纳米颗粒对细胞的毒性检测

采用MTT分析方法结合激光共聚焦荧光显微成像系统研究了无机硅壳类纳米颗粒,包括无机二氧化硅纳米颗粒(SiNP)、二氧化硅壳荧光纳米颗粒(FSiNP)以及二氧化硅磁性纳米颗粒(MSiNP)对COS-7细胞、HNE1细胞和MCF-7细胞的毒性.研究结果表明:在有效浓度范围内,无机硅壳类纳米颗粒具有很好的生物相容性,对细胞的生长和代谢没有明显的影响,从而为无机二氧化硅纳米颗粒在生物医学中的应用提供了坚实的理论依据.

硅壳包被的核壳型量子点荧光纳米颗粒的制备及其细菌计数的应用

以氧化镉和硬脂酸锌为前驱体,合成了CdSe/ZnS核壳型量子点(QDs)。采用反相微乳液技术,在温和条件下实现了硅壳包被的CdSe/ZnS荧光纳米颗粒的成功制备。在戊二醛的交联作用下,以金黄色葡萄球菌(S.aureus)为目标细菌、荧光纳米颗粒为荧光探针,建立了一种高灵敏的、简单快速的细菌计数的方法,并借助荧光显微镜成功地进行成像探测研究。通过考察荧光纳米颗粒与细菌的孵育时间、包入硅壳的核壳量子点质量等多种因素的影响。在最优化条件下,本方法的线性范围为5×102～5×107CFU/mL;检出限为500 CFU/mL;线性回归方程为Y=494.96749X-1194.25738(R=0.9960)。本方法操作简单,检测时间短,有效克服了传统平板计数方法和基于有机染料的荧光检测方法存在的缺陷,提高了灵敏度。将此法用于6种实际样品的细菌数量测定,检测结果与平板计数方法基本一致,相对标准偏差在3.1%～8.2%之间,结果令人满意。

功能化硅壳磁性纳米颗粒亲和吸附介质靶向分离蛋白质研究

基于溴化氰修饰方法在硅壳磁性纳米颗粒表面修饰功能性生物分子,获得功能化硅壳磁性纳米颗粒亲和吸附介质。以胰蛋白酶-胰蛋白酶抑制剂作为模式亲和对,基于酶和抑制剂之间的特异性结合原理,首先考察了胰蛋白酶抑制剂的修饰对硅壳磁性纳米颗粒粒径和电位的影响及其修饰效率,然后利用胰蛋白酶抑制剂修饰的硅壳磁性纳米颗粒亲和吸附介质对简单模型蛋白质混合溶液以及胰脏组织中的胰蛋白酶进行靶向分离。该研究基于硅壳磁性纳米颗粒的内核磁性及表面生物修饰,为蛋白质分离提供了一种新型亲和吸附介质。

硫酸长春新碱硅壳纳米颗粒制备及性质研究

目的制备硫酸长春新碱硅壳纳米颗粒(VCR-SiNPs)并对其相关性质进行研究。方法采用反相微乳液法在盐酸氟化钠催化条件下成功制备包载硫酸长春新碱的硅壳纳米颗粒。以粒径、载药量、包封率为指标,考察催化剂的摩尔比、加药量对VCR-SiNPs的影响;透析法分析药物释放行为;MTT法研究其体外抗癌活性。结果随着盐酸与氟化钠摩尔比的增大VCR-SiNPs的粒径逐渐增大;加药量为2 mg时载药量最高,为(7.26±0.16)%,包封率达(72.6±0.7)%。优化工艺制备的VCR-SiNPs平均粒径为(102.4±1.65)nm,对人乳腺癌细胞MDA-MB-231半数抑制率(IC50)为5.4μmol/L,是游离药物的56.25%。结论制备的VCR-SiNPs可缓释药物,抗癌效果明显优于游离药物。

不同功能化基团修饰的硅壳纳米颗粒分散性研究

采用反相微乳液体系中功能化基团同步修饰(油相修饰)以及反相微乳液制备纳米颗粒后再通过功能化基团后续修饰(水相修饰)的方法分别制备了纯硅壳纳米颗粒(SiNP)、氨基化硅壳纳米颗粒(NSiNP)、羧基化硅壳纳米颗粒(CSiNP)和聚乙二醇硅壳纳米颗粒(PSiNP).通过沉降时间和离心速度观察了不同方法获得的不同功能化基团修饰的硅壳纳米颗粒在水中的分散及稳定性,并采用激光粒度仪、透射电子显微镜对分散效果进行了分析.结果表明,采用同一修饰方法分别制备的纳米颗粒在水中的分散及稳定性顺序是CSiNP≥PSiNP>SiNP>NSiNP;油相修饰法获得的CSiNP和PSiNP的分散性要优于水相修饰法获得的.PSiNP和CSiNP在Hela细胞表面的非特异性吸附非常小,而NSiNP却显示了强烈的细胞非特异性吸附.

纳米颗粒-葡萄糖与肿瘤细胞的相互作用

通过物理吸附法制备了硅壳荧光纳米颗粒-氨基葡萄糖复合物(FSiNPs-DG),并选择三株肿瘤细胞和一株正常细胞作为考察分析对象,基于肿瘤细胞表面高表达的对葡萄糖具有高亲和力的葡萄糖转运蛋白考察了FSiNPs-DG对固定后肿瘤细胞的识别情况,在此基础上进一步考察了FSiNPs-DG与活细胞的作用,即肿瘤细胞对FSiNPs-DG吞噬情况.结果表明:利用物理吸附法制备出的FSiNPs-DG可以较好地识别固定后的肿瘤细胞,并且肿瘤细胞对FSiNPs-DG吞噬量明显高于正常细胞.

碳层厚度的纳米尺度精准调控及其对硅@碳复合材料储锂性能的影响研究

硅因其较高的理论比容量、适宜的脱嵌锂电位有望成为下一代锂离子电池负极的首选材料。然而硅的导电性较差且在脱嵌锂过程中体积膨胀高达300%,导致其在循环比容量持续衰退。为解决这一问题,本文以商用硅纳米粉体为原料,以间苯二酚和甲醛为碳源,采用聚合反应并辅助以高温炭化工艺制备得到硅@酚醛树脂衍生碳(Si@CRF)复合材料。论文通过精准调准调控硅纳米粉体与间苯二酚和甲醛的比例,在硅表面实现了酚醛树脂衍生碳厚度在纳米尺度上的精准调控,制备得到了碳层厚度分别为2nm、4nm、7nm、11nm和14nm的Si@CRF复合材料,并系统研究了其电化学性能。研究结果发现,碳层厚度对硅的储锂性能有显著影响,其中碳层厚度为7nm时,Si@CRF复合材料性能最佳,可在0.2A/g的电流密度下展现出2532.4mAh/g的高嵌锂容量,首次库伦效率可达74.35%,且在1A/g的高电流密度下循环200次后其放电比容量依然高达1005mAh/g,展现出了较高的比容量、较高首次库伦效率、良好的倍率性能和优异的循环稳定性,具有较好的应用前景。

硅壳包被的核壳型量子点荧光纳米颗粒的制备及其在细胞识别中的应用

利用反向微乳液技术,以CdTe量子点为核,SiO2为壳,一步制备了表面带有氨基和磷酸基团的核壳型量子点荧光纳米颗粒.该颗粒水溶性好,大小均匀,有效改善了CdTe量子点的不稳定性,抗光漂白性能大大增强.结合纳米技术、生物技术与荧光标记技术,基于硅壳包被的核壳型量子点荧光纳米颗粒,成功实现了对肝实质细胞的识别.

Fe_3O_4@SiO_2硅油基磁性液体制备及其性能研究

通常情况下硅油的粘度随温度变化非常小,表现出优良的"耐温性",是其作为工作介质在特殊环境下的突出优点。将硅油的"耐温性"与磁性液体相结合,可以极大地扩宽磁性液体的应用领域。采用化学共沉淀法和正硅酸乙酯水解法制备了Fe_3O_4@SiO_2核壳型磁性颗粒,在制备Fe_3O_4@SiO_2磁性颗粒时,主要针对反应物添加顺序、前驱体溶液pH值、包覆温度、包覆剂用量等影响因素设计实验并优化了实验工艺。然后用硅烷偶联剂A1120对其包覆,采用超声分散与高能球磨振荡相结合的分散方式将包覆后的Fe_3O_4@SiO_2磁性颗粒分散在硅油基载液中,制备了硅油基磁性液体。通过振动样品磁强计(VSM)、红外光谱仪(IR)、X射线衍射仪(XRD)、透射电子显微镜(TEM)等多种手段对纳米磁性颗粒进行了表征,并对硅油基磁性液体的流变性能、稳定性等进行了分析。结果表明,核壳型纳米磁性颗粒的粒径为15~20nm,单分散度高,具有超顺磁性;硅油基磁性液体的饱和磁化强度达2.51×10^(-2) T,具有优良的稳定性和粘温性能。

不同功能化基团修饰的硅纳米颗粒与人皮肤角质形成细胞系(HaCaT)的生物效应

系统地研究了纯硅纳米颗粒(SiNP)、磷酸化硅纳米颗粒(PO4NP)和氨基化硅纳米颗粒(NH2NP)与人皮肤角质形成细胞系(HaCaT)的生物效应.考查了3种不同功能化基团修饰的硅纳米颗粒对HaCaT细胞的细胞黏附效率、细胞增殖及细胞周期的影响,以及HaCaT细胞对SiNP,PO4NP和NH2NP的吞噬情况.结果表明:SiNP,PO4NP以及NH2NP3种颗粒对HaCaT细胞的影响均存在浓度依赖关系,当3种不同功能化基团修饰的硅纳米颗粒在细胞培养液中的终浓度低于0.2μg/μL时,与HaCaT细胞具有良好的生物相容性,但是随着纳米颗粒在细胞培养液中终浓度的增大,PO4NP,SiNP和NH2NP对HaCaT细胞的影响也逐渐增大,其中PO4NP所产生的影响随浓度增大的趋势最慢,SiNP次之,NH2NP最快;同时,HaCaT细胞对纳米颗粒的吞噬量和吞噬速度也因其表面修饰的不同而存在差异,在同样的作用浓度和作用时间下,NH2NP进入到细胞的量最多、速度最快,SiNP次之,PO4NP则最少、最慢.这些研究结果的获得为指导硅纳米颗粒在生物医学研究中的安全应用以及硅纳米颗粒的后续修饰提供了理论依据,有利于进一步拓展硅纳米颗粒在生物医学领域中的应用.