纳米纤维素荧光磁性微球文献综述

 2022-07-29 14:27:07

文献综述

1.1荧光微球

荧光微球是指负载有荧光物质,受外界能量刺激时能发出荧光,直径在纳米至微米级的固体微粒。荧光微球形态结构和发光行为较稳定,受外界条件如溶剂、电、热、磁等的影响比单纯的荧光物质小[2],在标记和示踪[3]、细胞载体[4]、基因研究[5]、高通量药物筛选[6]、光学仪器标定[7]、离子传感器[8]等领域都有高端的应用。按照负载物质分类,荧光微球主要分为量子点负载荧光微球、有机染料负载荧光微球两类。一般来说,有机荧光微球是最常用到的荧光微球,其具有较高的量子产率且易用于多种不同的领域。但是,受制于有限的灵敏度以及光稳定性,同时还包括应用于细胞研宄和成像过程中表现出来的一定程度上的生理毒性,有机荧光微球未能有效并广泛地应用于各项生物分析。在过去的20年中,具有可控粒径和形貌的荧光量子点得到了快速发展,从单个分子级别到人体细胞检测,从体外诊断到体内实时成像,这些荧光纳米材料均表现出优异的靶向检测灵敏度,逐渐取代了有机荧光微球,使多项更精密的生物探测成为可能[9]

量子点也被称为无机半导体纳米晶体,由于其具有独特的光学性能如宽吸收、窄发射、尺寸可控、峰值位置根据其大小和带宽可调整[10]等,且通过水相合成的量子点具有合成简单、低毒、易功能化等特性[11],因此,量子点在荧光标记方面比有机染料更有优势。在过去的十年中,研究者已经报道了许多用于制备量子点负载微球的方法。其中,最为关键的问题是量子点负载微球是否与量子点一样具有发光性和生物相容性,任何的负面因素(如光谱展宽,量子点泄漏和能量转移)都将阻碍微球的潜在能力和应用,另外,任何种类的量子点负载微球都应该为生物应用提供生物相容性的表面。目前,用于制备均匀的量子点负载微球的可重现的方法包括:(1)将量子点嵌入微球的纳米孔中。(2)物理包埋法。(3)在微球的聚合过程中加载量子点。(4)采取二氧化硅化学方法用二氧化硅涂覆量子点微球[12]

Kuang[13]等以N-异丙基丙烯酰胺和4-乙烯基吡啶共聚物(PNIPVP)球形胶体为载体,通过改变环境PH调节其孔径,使不同尺寸的水溶性CdTe量子点嵌入微球凝胶网络内,得到了多色荧光编码微球。Rogach等[14]第一次采用水相法合成了巯基乙醇和硫甘油包覆的CdTe QDs,具有较高的发光效率,之后,利用巯基试剂做配体在水相中合成稳定的量子点成为研究的热点,逐渐出现了利用巯基乙酸[15]、巯基丙酸[16]、巯基乙醇[17]、巯基乙二醇[18]和左旋半胱氨酸[19]等巯基配体作为稳定剂的水溶性量子点,在水溶液中制备的CdTe QDs的量子产率能达到45-67%。Ying[20]等使用亚碲酸盐为碲源,通过选择巯基丁二酸(MSA)作为封端剂并提供硼酸盐-柠檬酸缓冲溶液,制备了具有高于70%的量子产率的CdTe量子点。Sheng[]等人利用 还原型谷胱甘肽作为配体提高Te2 的稳定性,来控制CdTe的生长,量子产率高达84%,但是由于谷胱甘肽的还原性,需要大量的N2H4(N2H4/Cd2 = 120000/1)来稳定CdTe 量子点,需要一定的成本。

1.2磁性微球

磁性高分子微球是最近发展起来的一种新型功能高分子材料。它的研究始于20世纪70年代末,Ugelstad 成功地在重力条件下制备了尺度均一的单分散的聚乙烯微球。磁性高分子微球简称磁性微球,是由磁性材料与高分子材料通过化学或物理方法复合而成的一种具有众多优异性能的功能材料。磁性材料主要有铁酸盐、铁磁矿、纯铁粉、Fe3O4等,其中 Fe3O4是最受广泛应用的。磁性微球制备方法主要有:包埋法[21]、单体聚合法[22]、原位法[23]、自由基DPE 法[24]、溶剂挥发法[25]、喷雾干燥法[26]等。通过共聚合和表面改性,磁性微球表面可被赋予多种活性功能基团,如-OH、SH2、-COOH、-CHO、-NH2等,也可共价结合酶、细胞、抗体等生物活性物质。因为具有磁性,磁性微球可在外加磁场的作用下方便地被定位、导向和分离,有学者因此将其形象地称为动力子。作为新型功能材料,磁性微球在生物、医学(生物大分子分离、靶向药物等)、细胞学(细胞标记、细胞分离等)和环境工程(废水处理等)等领域有着广阔的应用前景。

Odabasi等[27]报道了磁性微球在特定蛋白的分离纯化方面的应用,通过将聚(2-羟基乙基甲酸)磁性微球与亲和染料配基(CibacronBlue F3GA)共价结合,利用微球的磁响应性,进行从水溶液和人血浆中吸附血清白蛋白(HSA)的测试,结果表明,用Cibacron Blue F3GA对微球进行修饰后,能极大的提高其对HSA吸附量,经NaSCN和Tris/HCl的混合溶液洗脱后,就可以获得HSA,并且达到吸附HSA的98%的解吸率。

Kuan[28]等通过改进的多步骤溶胀聚合法制备了磁性聚(甲基丙烯酸缩水甘油酯)微球,并在其表面上引入氨基官能团,然后将抗体分子通过定位程序结合到微球上,得到含CD133-抗体磁性复合微球。该微球可以从人体癌细胞系(HepG2,HCT116,MCF7和IMR-32)中有效捕获CD-133阳性细胞,进一步培养后,CD-133细胞发生增殖并逐渐从微球上分离,因此,该微球在癌症诊断方面有很大的应用潜力。

Zhao[29]等依次通过溶胶-凝胶反应、水热处理和H2还原制备了一种中空磁性介孔微球(HMMS),HMMS独特的结构使其具有药物负载和缓释性能,以布洛芬(IBU)作为模型药物,微球的储存容量最高可达302 mgg-1,且IBU-HMMS体系的缓释性能符合Fick定律。

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