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具有磁、光、电特性的纳米粒子在造影成像、光热疗、催化和传感等领域均有重要应用,已成为近年的一个研究热点和前沿领域。但在实际应用中,同时满足纳米粒子的可修饰性、生物相容性、物理化学稳定性、以及高性能和多功能化等需求仍存在诸多挑战。通过纳米组装、包覆和杂化等手段将具有不同功能的纳米结构单元整合到一起,不仅能保留各纳米组分本身的特性,还能通过量子耦合和协同作用实现多功能化和高性能。本课题将具有磁、光、电功能的纳米粒子或结构单元与聚磷腈材料结合起来,利用聚磷腈材料的耐热性、生物相容性、表面易修饰和结构可设计等特性,制备了具有磁性能、光热性能、荧光性能等功能的复合纳米粒子,并研究了其在磁共振造影成像、光热疗、荧光检测等方面的应用。具体内容如下:(1)通过一步法将交联型聚磷腈(PZS)包覆在亲水性Fe3O4纳米晶簇上,形成超顺磁Fe3O4@PZS核壳纳米粒子。通过调节PZS和Fe3O4纳米晶的质量比,可以调控纳米粒子的尺寸和磁性能。聚磷腈壳层不仅能稳定Fe3O4纳米粒子,还能提供良好的水分散性和生物相容性。因此,Fe3O4@PZS纳米粒子有望用作潜在的磁共振造影剂。(2)在上面工作基础上,进一步采用静电吸附、原位还原和种子诱导生长的方法,制备了超顺磁Fe3O4@PZS@Au shells纳米粒子。通过调控HAuCl4的浓度可以方便的调节Au纳米壳的厚度和等离子体共振吸收性能。Fe3O4@PZS@Aushells纳米粒子同时具有超顺磁特性和光热转化性能,还具有良好的水分散性、生物相容性和进入细胞的能力,可望同时用作潜在的磁共振造影剂和光热疗转化剂,能实现肿瘤的诊断和同步治疗。(3)为了提高四氧化三铁纳米粒子的磁共振造影性能,以支化羧酸盐型磷腈分子作为稳定剂和致孔剂,利用水热法制备了Zn2+掺杂Fe3O4纳米晶簇。研究了Zn2+掺杂量对制备的ZnxFe1-xFe2O4纳米粒子磁性能的影响规律,发现当x=0.41时具有最好的磁性能和造影效果。由于该纳米粒子具有介孔结构,比表面积为239.2m2/g,可以负载抗癌药物阿霉素(DOX),载药率为40.8%,并且DOX的释放具有pH响应性。(4)首次提出将荧光分子通过共价键固定在交联聚磷腈纳米粒子中,能有效克服荧光分子在高浓度下聚集引起的荧光淬灭效应。以二溴荧光素和六氯环三磷腈为缩聚单体,成功制备了具有固态发荧光性能的聚磷腈纳米粒子。该纳米粒子具有优异的耐热性和抗光漂白性,能对pH和多巴胺进行响应,有望用作pH和多巴胺双功能检测探针。选择其他荧光素分子与六氯环三膦腈反应,可以获得一系列固态发光的聚膦腈纳米粒子。(5)首次将卟啉分子通过共价键引入到交联型聚磷腈结构中,制备了卟啉聚磷腈纳米粒子。发现调控溶剂的极性,可以影响卟啉聚磷腈纳米粒子的生成速度和形貌,并且能影响卟啉分子在纳米粒子中的排列方式。其中在丙酮中制备的卟啉聚膦腈纳米粒子具有红色荧光和耐光漂白特性,而且能选择性的检测Hg2+,表现出很好的抗其他金属离子干扰性能和可重复使用性能。