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异质化磁性纳米粒子可控制备与生物活性研究 报告内容 1. 研究背景 2. 生物医学领域应用及研究现状 3. 选题的目的与意义 4. 实验方案及计划 研究背景 四氧化三铁磁性纳米粒子 Fe3O4是一种最简单的铁氧体，也是世界上研究和应用最早的一种非金属磁性材料，其分子式可以写成 FeO·Fe2O3 TEM images (a) and HRTEM images (b) of monodisperse iron oxide Nanocrystals，（a,b）9nm Published online: 28 November 2004; doi:10.1038/nmat1251 a b 研究背景 Fe3O4纳米粒子的生物医用特性 ★优异磁性能 在外磁场的作用下进行磁分离和导向，靶向定位 ★悬浮稳定性 通过生物修饰在一定的生理环境下具有良好的悬浮稳定 性 ★良好生物相容性和可降解性 研究背景 Fe3O4磁性纳米材料的制备方法 ★共沉淀法 原理： Fe2+ + 2Fe3+ + 80H- → Fe3O4 + 4H2O ★微乳液法 ★溶胶-凝胶法 ★热解法 ★水热法 生物医学领域的应用及研究现状 ★靶向药物传输中的应用 磁性纳米粒子经过表面修饰而带有一定电荷或功能基团，可与特异性抗体结合，作为药物载体用于药物的输运。磁控靶向药物传输是将药物固定在生物相容性的磁性纳米颗粒或磁性脂质体中，形成稳定的药物剂型，静脉注射后在外磁场的导航下使药物通过血液循环到达并富集在病灶部位。这样既可以减少药物的毒副作用，不杀死正常细胞，又可降低药物用量，大大提高了药物的效率，因此被形象地称为“生物导弹”技术。 生物医学领域的应用及研究现状 ★肿瘤磁热疗 通过将磁流体注射到肿瘤组织，然后在外加交变磁场的作用下产生能量，再将产生的能量释放给肿瘤组织，由于肿瘤中的血液供给不如正常组织充足，致使肿瘤细胞中热量扩散较慢，结果造成局部温度升高（一般控制在42~46℃之间），从而达到杀死肿瘤的目的。 生物医学领域的应用及研究现状 ★磁共振成像 （MRI） 超顺磁性氧化铁及其复合物在体内的分布具有明显的特异性。一般直径较大的粒子主要为肝、脾的网状内皮系统所摄入。而较小的粒子则主要进入淋巴结组织及骨髓组织中。 试验流程 1 2 3 体外验证 纳米粒子修饰 材料合成 实验方案 1、合成哑铃状Fe3O4-Au磁性纳米粒子，使其即具有磁性，又具有纳米金良好的光吸收和表面修饰活性。 2、通过对其进行表面修饰，使其表面含有羧基和氨基，连接PEG，增加在体内的长循环。 3、合成金包四氧化三铁纳米粒子（ Fe3O4@Au ），对其进行包硅，再在硅表面修饰两种不同颜色的量子点，提高其生物特异性和高灵敏度，用于生物检测。 Fe3O4@Au 哑铃状Fe3O4-Au 改性 PEG Polymer修饰 细胞 动物实验 方案设计 哑铃状Fe3O4-Au TEM XRD U-V CTAB TEOS QD 实验进程 PEG Polymer 修饰 水溶性改性 √ 哑铃Fe3O4-Au 合成 √ 1 2 3 4 体外实验 实验进程 包硅 QD修饰 包金 Fe3O4合成 √ 1 2 3 4 体外实验 实验进程 构像设计 实验进程 构像设计 (A) Schematic illustration of surface coating of Fe3O4nanoparticles (i) with Au to form hydrophobic Fe3O4/Au nanoparticles (ii) and hydrophilic Fe3O4/Au nanoparticles (iii). 86989 J. AM. CHEM. SOC. 2007,129, 8698-8699 Fe3O4 Fe3O4 拟解决的科学问题 1.合成哑铃状Fe3O4-Au，水溶性改性，进行PEG Polymer 修饰。进行动物实验探讨在生物体内的热光成像。 2.合成金包四氧化三铁Fe3O4@Au，包覆硅层，并在硅表面修饰两种不同颜色的量子点，可以连接不同的抗体探讨其对潜在编码系统的分析。 本课题创新点 1.据文献查找， 哑铃状Fe3O4-Au较难控制粒径且水溶性改性较难，本课题利用新型两亲Polymer对其进行改性。 2.对金包四氧化三铁的包硅量子点修饰体系尚无系统的探讨。 实验进程安排 2013年7月-2013年8月 材料的合成 2013年9月-2013年10月 材料的改性 2013年10月-2013年11月 材料的修饰 生物实验 2013年11月-2014年1月