高稳定性、高荧光效率近红外纳米簇/聚合物复合材料的制备及其在细胞内成像的应用研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51503085
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    22.0万
  • 负责人：
    王传洗
  • 依托单位：
    中国科学院宁波材料技术与工程研究所
  • 学科分类：
    E0305.高分子共混与复合材料
  • 结题年份：
    2018
  • 批准年份：
    2015
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2016-01-01 至2018-12-31

项目摘要

The purpose of this project is to prepare near infrared (NIR) Au and Au/Cu nanoclusters/ploymer nanocomposites with strong fluorescence and high stability using polymer as capping agents, and study their bioapplications. Through the simple organic reactions, the thiol (-SH) groups are grafted to the polymer chain which would work as capping agents. The NIR Au and Au/Cu nanoclusters/ploymer nanocomposites are synthesized by hydrazine hydrate (N2H4.2H2O) reducing method. The various experimental conditions would be investigated, including the capping agents, precursors or reaction time which play an important role in influencing the NIR fluorescence of products. We will study the second NIR fluorescence of Au/Cu nanoclusters and try to explain their fluorescence mechanism. The PEI stabilized NIR Au and Au/Cu nanocomposites are positively charged, so they have the ability to capture pDNA, suggesting that the resultant NIR PEI-Au and PEI-Au/Cu nanocomposites could be also utilized as efficient gene delivery agents in bioimaging. This project would provide a new route to prepare novel NIR nanocomposites with various functions and to design NIR nanomaterials to meet different bioapplications.
本项目拟通过聚合物作为配体，制备高稳定性、高荧光效率的近红外Au及Au/Cu纳米簇/聚合物纳米复合材料，并研究它们在细胞内成像的应用。项目拟通过简单的有机反应合成含巯基聚合物，将其作为纳米簇的配体。采用水合肼还原法，制备聚合物稳定的近红外Au及Au/Cu纳米簇复合材料。系统地考察合成参数(配体/金属的比例、前驱体比例、配体的分子量和种类、水合肼的量、反应时间)对复合材料荧光性质的影响。研究Cu掺杂对Au纳米簇荧光的影响，解释Au/Cu纳米簇近红外二区发光机理。项目拟选择具有带有正电荷聚合物（聚乙烯亚胺）稳定的近红外Au及Au/Cu复合材料作为模型，研究正电荷稳定的近红外复合材料在细胞成像及细胞内DNA表达中的应用。通过本项目的实施，为合成不同功能的近红外纳米复合材料提供新思路，并能够根据生物应用的需要来设计和合成各种功能的近红外纳米材料。

结项摘要

近红外光在生物体内具有深的穿透性和弱的光散射等优点，因此具有近红外荧光功能的纳米材料作为一种优良的生物成像试剂。传统的近红外材料主要基于Pb，Cd，Hg，S或者Se等元素，其缺点在于合成困难且生物毒性大，不利于它们的生物应用。因此，性质优越(低毒性，高稳定性和荧光效率)的新型近红外纳米材料的开发和应用成为纳米生物技术领域的研究热点之一。项目利用含有巯基的聚合物PEI(SH­PEI)作为配体，水合肼作为还原剂，成功制备高稳定、高荧光效率的近红外纳米簇/聚合物复合材料。项目主要成果是：1)项目利用SH­PEI作为配体，水合肼还原法，制备出SH­PEI稳定的Au纳米簇，通过控制配体与前驱体的比例，能够有效的控制SH-PEI-Au纳米簇的荧光从可见光区609 nm到近红外光区811 nm；SH­PEI能够提高Au纳米簇的稳定性，同时Au纳米簇具有正电性，可与负电性DNA通过静作用相互结合后形成复物进而被细胞摄取，相关成果发表在Nano Res, 2018, 11(5): 2392–2404；2）进一步利用SH­PEI作为配体，水合肼还原法，制备出SH­PEI稳定的Au/Cu合金纳米簇，通过控制Au/Cu的比例，成功调节合金纳米簇的荧光从近红外一区811 nm到近红外二区的1130 nm，Au/Cu合金纳米点量子效率为2%，是Hipco碳纳米管效率的5倍，这一结果为Au/Cu合金纳米点作为一种荧光探针应用于生物体NIR-II荧光成像奠定了坚实基础；3)项目进行中，也尝试了微波、超声等新颖方法制备多种荧光纳米材料，包括小分子稳定的近红外荧光Au纳米簇，多种荧光发射的碳量子点等。项目实施过程中，总共在Nano Res, ACS Appl. Mater. Interfaces, Sensors & Actuators: B. Chemical, Part. Part. Syst. Charact等杂志发表SCI论文17篇，申请专利2项；项目为新颖NIR材料的合成、纳米材料可控合成方法的探索及纳米材料在生物靶向成像、生物传感等领域的应用，提供理论支持和技术探索。

项目成果

期刊论文数量（17）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Gold-Cluster-Based Dual-Emission Nanocomposite Film as Ratiometric Fluorescent Sensing Paper for Specific Metal Ion
基于金簇的双发射纳米复合薄膜作为特定金属离子的比率荧光传感纸
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Particle & Particle Systems Characterization
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    S. Song;C. Wang;Y. Zhao;T. Hu;X. Zhou;T. Zhao;M. Yang;Q. Lin
  • 通讯作者：
    Q. Lin
Controlled Formation of TiO2/MoS2 Core-Shell Heterostructures with Enhanced Visible-Light Photocatalytic Activities
可控形成 TiO2/MoS2 核壳异质结构并增强可见光催化活性
  • DOI：
    10.1002/ppsc.201500222
  • 发表时间：
    2016-04-01
  • 期刊：
    PARTICLE & PARTICLE SYSTEMS CHARACTERIZATION
  • 影响因子：
    2.7
  • 作者：
    Wang, Chuanxi;Lin, Huihui;Zhang, Chi
  • 通讯作者：
    Zhang, Chi
A facile strategy for the synthesis of ferroferric oxide/titanium dioxide/molybdenum disulfide heterostructures as a magnetically separable photocatalyst under visible-light
可见光下合成四氧化三铁/二氧化钛/二硫化钼异质结构作为磁分离光催化剂的简便策略
  • DOI：
    10.1016/j.jcis.2018.01.031
  • 发表时间：
    2018
  • 期刊：
    Journal of Colloid and Interface Science
  • 影响因子：
    9.9
  • 作者：
    Sun Yuanqing;Tan Junbin;Lin Huihui;Wang Xiaojie;Liu Jian;Li Yunxing;Wang Chuanxi
  • 通讯作者：
    Wang Chuanxi
MoS2-QD-Based Dual-Model Photoluminescence Sensing Platform for Effective Determination of Al3+ and Fe3+ Simultaneously in Various Environment
基于MoS2-QD的双模型光致发光传感平台可在多种环境下同时有效测定Al3和Fe3
  • DOI：
    10.1002/slct.201702193
  • 发表时间：
    2018-02-28
  • 期刊：
    CHEMISTRYSELECT
  • 影响因子：
    2.1
  • 作者：
    Wu, Qian;Wang, Xiaojie;Zhang, Chi
  • 通讯作者：
    Zhang, Chi
Ratiometric fluorescence detection of trace water in organic solvents based on aggregation-induced emission enhanced Cu nanoclusters
基于聚集诱导发射增强铜纳米团簇的比率荧光检测有机溶剂中的痕量水
  • DOI：
    10.1039/c8an00450a
  • 发表时间：
    2018-07-07
  • 期刊：
    ANALYST
  • 影响因子：
    4.2
  • 作者：
    Song, Shanliang;Zhang, Yuping;Lin, Quan
  • 通讯作者：
    Lin, Quan

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其他文献

二价稀土铕纳米晶的可控制备、性质与应用
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2016
  • 期刊：
    中国科技论文
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    林权;赵天鑫;孙源卿;王传洗
  • 通讯作者：
    王传洗

其他文献

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课题项目：调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要：

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题，其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子，其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而，TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用，影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法，探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用，为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义，并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路：

科学问题：TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达？
前期研究：已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应，但其具体机制尚不明确。
研究创新点：本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线：包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术：TRIM2与病毒RNA的相互作用分析，IFN-β启动子活性检测。
实验模型：使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
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