纳米氧化锌的制备及其生物效应研究

来源 :江西科技师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sscy2002
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在过去的几十年里,纳米技术一直是材料科学的研究热点,覆盖了多个学科,在人类生活的各个领域都有广泛的应用。尤其医用纳米材料,因其在抗菌、肿瘤治疗中的巨大潜力而受到研究者的关注。纳米氧化锌具有良好的生物相容性、低毒、抗癌、抗菌等优点,可以作为药物的载体。本文采用不同条件制备了氧化锌纳米颗粒,研究了其反应机理,对其结构和形貌特征进行了表征,并对抗菌和药物载体性能进行了初步探究。主要开展了以下四个方面的研究:第一,本文以小球藻浸提液作为添加剂,采用水热法合成了粒径在40~60 nm的氧化锌纳米颗粒。研究发现,小球藻浸提液中的蛋白质和多糖有抑制氧化锌生长的作用;经过煅烧处理后,氧化锌纳米颗粒表面结合的浸提液中的有机官能团发生了碳化,纳米材料的形貌由原始的片状结构转变为近球形结构。所制备的氧化锌纳米材料具有一定的抗菌效果,对S.aureus(金黄色葡萄球菌)的最小抑菌浓度为10 mg mL-1。第二,本文采用溶胶-凝胶法制备了氧化锌量子点,研究了不同碱金属氢氧化物(Li OH,Na OH,KOH)和不同比例RZn-OH(表示Zn2+和OH-的摩尔比例)对量子点的形貌和性能的影响。结果表明:当碱金属氢氧化物为Li OH时制备出来的量子点的粒径比用Na OH和KOH制备出来的粒径小;在水溶液中,RZn-OH=1:1条件下制备的量子点比RZn-OH=1:2条件下制备的量子点的荧光强度强;用APTES修饰,反应条件选择RZn-Li OH=1:1制备的量子点具有良好的水溶性和分散性、稳定的黄色荧光和形貌规则的特性。对比研究了氧化锌纳米材料和氧化锌量子点的抗菌性,在RZn-LiOH=1:1条件下制备的量子点对S.aureus的最小抑菌浓度为1.25 mg mL-1,抑菌效果是氧化锌纳米材料的8倍。第三,利用氧化锌量子点对酸的响应特性,并用3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTES)、聚乙二醇(PEG)和透明质酸(HA)对其进行修饰,合成了具有水分散性、生物相容性和靶向性的纳米载药输送体系。结果表明:载药体系的载药效率为80%,载药率为16%;模拟体内环境,在p H=5.0的PBS透析液中有70%的DOX(阿霉素)从载药体系中释放出来,在p H=7.4的PBS透析液中有32%的DOX从载药体系中释放出来;当Zn2+的浓度>40μg mL-1时,A549细胞存活率低于40%,证明氧化锌量子点在肿瘤环境下分解的Zn2+对细胞有一定的毒性;当载药体系中的DOX的含量达到6.17μg mL-1时,A549细胞的存活率为20~35%,Hela细胞的存活率为60~70%。该载药体系能稳定存在于人体正常的中性环境中并可以实现靶向识别A549和Hela细胞。第四,为了提高氧化锌量子点的荧光特性实现生物荧光标记和药物追踪,进行了稀土离子掺杂研究。由于稀土离子具有丰富的4f-4f或4f-5d跃迁,被认为是掺杂II-VI纳米材料潜在的发光中心材料。本文研究了掺杂轻稀土(La3+)、中稀土(Sm3+)和重稀土(Yb3+)对氧化锌量子点在紫外光下的光学性质。结果表明,稀土离子(Yb3+为86.8 pm,Sm3+为95.8 pm,La3+为103.2 pm,Zn2+为74pm)通过影响量子点的缺陷浓度继而影响其荧光强度。在2 mol%低浓度掺杂条件下,掺杂Yb3+或Sm3+使氧化锌量子点的荧光强度减弱,掺杂La3+使氧化锌量子点的荧光强度增强。
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