【摘 要】
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目的:石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一类新兴的荧光纳米材料,经过掺杂、修饰或与其他纳米材料形成不同类型的g-C3N4纳米材料,它们具有发光性能优异、光稳定性好、荧光量子产率高、毒性低和生物相容性良好等优点,在分析检测和生物医学领域受到广泛关注。将g-C3N4纳米材料作为荧光探针用于检测环境水样中的银离子和生物样品中的多巴胺,拓宽了荧光探针在物质检测方面的应用。将具有近红外吸收的纳米材料与生物相容
【基金项目】
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山西省自然科学基金“GSH 响应型纳米复合物在肿瘤双模成像和光动力诊疗一体化的研究（编号:201901D111210）”；
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目的:石墨相氮化碳（g-C3N4）作为一类新兴的荧光纳米材料,经过掺杂、修饰或与其他纳米材料形成不同类型的g-C3N4纳米材料,它们具有发光性能优异、光稳定性好、荧光量子产率高、毒性低和生物相容性良好等优点,在分析检测和生物医学领域受到广泛关注。将g-C3N4纳米材料作为荧光探针用于检测环境水样中的银离子和生物样品中的多巴胺,拓宽了荧光探针在物质检测方面的应用。将具有近红外吸收的纳米材料与生物相容性好的g-C3N4进行组装,制备了普鲁士蓝纳米粒/石墨相氮化碳纳米片（PBCN）新型纳米复合材料,选用组织穿透力强的808 nm激光作为光源,克服单一光动力或光热治疗的不足,实现对癌细胞光热/光动力（PTT/PDT）的协同治疗。方法:本文制备了硫掺杂的石墨相氮化碳纳米片（S-g-C3N4 nanosheets）、3-氨基苯硼酸修饰的石墨相氮化碳量子点（3-APBA-CNQDs）和普鲁士蓝纳米粒/石墨相氮化碳纳米片复合材料（PBCN）。通过TEM、XRD、FT-IR、XPS、FL和Uv-vis测试手段对上述合成物质的形貌结构、表面官能团、元素组成和光学性质进行表征。基于S-g-C3N4nanosheets荧光可被Ag+有效猝灭的现象,构建了检测Ag+的荧光探针;以肝癌细胞（Hep G2）为细胞模型,验证了S-g-C3N4nanosheets检测细胞中Ag+的可行性。随着多巴胺（DA）浓度的增大,3-APBA-CNQDs的荧光强度逐渐减弱,基于此设计了检测DA的荧光探针;以乳腺癌细胞（MCF）和鼠嗜铬细胞瘤细胞（PC12）为研究对象,通过激光共聚焦观察经3-APBA-CNQDs孵育后的细胞成像结果和检测PC12细胞中的DA。在808 nm激光辐照下,通过热电偶探针和DPBF探针分别研究了PBCN的光热性能和生成ROS的能力,在此基础上,设计了光热/光动力（PTT/PDT）协同治疗癌细胞的纳米复合材料;采用MTT法评价了PBCN的细胞毒性,并考察了PBCN的细胞成像能力;选择AM-PI染色法研究PBCN在细胞水平上对癌细胞PTT/PDT协同治疗的效果。结果:S-g-C3N4 nanosheets、3-APBA-CNQDs和PBCN的表征结果证实了上述纳米材料制备成功。S-g-C3N4 nanosheets作为一种检测Ag+的荧光探针,检测Ag+的线性范围为0.01-3.04μM,检出限是0.28 n M;实际水样中Ag+检测的加标回收率是98.73%-110.00%;在激光共聚焦下观察到细胞中Ag+可使有荧光的S-g-C3N4nanosheets猝灭。3-APBA-CNQDs作为荧光探针检测DA的线性范围是0.1～51μM,检出限为22.08n M,用于血样和尿样中DA检测的加标回收率为96.0%-110.0%;由于3-APBA-CNQDs具有生物相容性好和毒性低的优点,将其应用于细胞成像中,在405 nm和488 nm激发波长下MCF和PC12细胞分别呈现明亮的蓝色和绿色荧光,经过高盐浓度刺激后PC12细胞的荧光猝灭。将合成的PBCN用于细胞成像和癌细胞治疗中,PBCN可吸收近红外光,近红外光辐照后PBCN的光热转换效率为60.1%,在PBCN溶液中加入DPBF探针,位于425 nm处的紫外吸收下降;不同浓度PBCN孵育后的细胞,存活率为76%-19%;用PBCN孵育后的细胞在640 nm激发波长下显红色荧光;经PBCN孵育后的细胞用DCFH-DA探针标记,在488 nm激发波长下表现绿色荧光,荧光强度随着辐照时间的延长而增强;对用不同方法处理后的细胞进行分组,经过AM-PI溶液染色后,观察到PTT/PDT组整个视野的细胞呈红色荧光,而PTT和PDT组的细胞中既有绿色荧光也有红色荧光,说明具有PTT/PDT协同作用的纳米材料有助于提高癌细胞的治疗效果。结论:S-g-C3N4nanosheets荧光随着Ag+的加入而显著降低,构建了检测Ag+的荧光探针,并成功应用于环境水样中Ag+的检测,根据紫外光谱、荧光寿命和温度变化,初步判断S-g-C3N4nanosheets与Ag+的相互作用主要是静态猝灭。将低毒性和生物相容性好的S-g-C3N4nanosheets用于检测细胞中的Ag+,取得了满意的结果。根据3-APBA-CNQDs与DA特异性结合的现象,构建了检测DA的荧光探针,实现了对血样和尿样中DA快速灵敏的测定,结果令人满意,3-APBA-CNQDs在MCF和PC12细胞中也表现出较强的成像能力,通过荧光“亮-暗”的变化实现对PC12细胞中的DA可视化检测。PBCN在近红外光区有吸收,具有良好的光热响应和光动力效果;MTT实验证明,在激光辐照后,PBCN对细胞表现出明显的毒性;在640 nm激发波长下,表明PBCN具有优异的细胞成像能力;经辐照后,PBCN孵育的癌细胞大量凋亡,克服了单一治疗方式的不足,提高了对癌细胞的治疗效果。
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