论文部分内容阅读
配位聚合物由于其可调的孔径和孔结构，极大的比表面积和无限选择的构筑基元，已经在吸附分离、气体储存、催化、非线性光学、分子磁体、化学传感、生物医药等领域显示出独特的性质和潜在应用，其中生物医学应用还处于初始阶段。通过调节金属离子和有机配体构筑基元，我们可以将不同生物功能（比如药物成分，成像造影剂）引入配位聚合物中并同时实现生物降解性和生物相容性的需要。 本论文通过两种策略实现配位聚合物的生物功能:1）通过选择天然多肽作为有机配体，构筑生物相容性配位聚合物材料;2）将功能性无机纳米粒子与功能性配位聚合物结合，制备多功能材料。 第一部分，基于银离子与谷胱甘肽中巯基的配位作用，制备了银-谷胱甘肽(Ag-GSH)生物配位聚合物水凝胶。XRD结果显示该凝胶具有层状结构。钙离子交联使得该凝胶能够长期持续释放具有抗菌活性的银离子，有利于长效抑菌。与商业化的磺胺嘧啶银软膏相比，这种基于生物配位聚合物的凝胶对革兰氏阴性的铜绿假单胞菌，大肠杆菌和革兰式阳性的表皮葡萄球菌均表现出较好的抗菌活性。与此同时，其细胞毒性大大降低，显示出很好的生物相容性，有望用做烧伤伤口敷料。 第二部分，通过向Ag-GSH体系中引入有机溶剂DMSO，制备了Ag-GSH配位聚合物螺旋纳米纤维。该纤维由多股小纤维多级组装而成，具有超级螺旋结构。研究发现，DMSO分子不仅充当驱动自组装过程的不良溶剂，而且作为纤维层间的一种成分而存在，以促进螺旋的形成。并且，DMSO分子能够被钙离子所取代，从而形成钙离子交联的纤维。通过静电吸引作用构筑了钙交联纤维/金棒复合物。复合物的圆二色光谱在金棒的长轴局域等离子体共振吸收峰处具有明显的等离子体诱导圆二色信号。这种手性光学材料可能在非线性光学，负折射和生物传感中具有潜在应用。 第三部分，制备了金纳米棒@铁基配位聚合物(GNR@Fe-BTC和GNR@Fe-BDC(NH2)核壳纳米材料并研究其磁共振/光声双模态造影（MR/PA）性质。首先，用PEG分子对金纳米棒进行表面修饰。接下来通过多步法和一步法分别合成了GNR@Fe-BTC和GNR@Fe-BDC(NH2)。为了增强核壳纳米材料在水中的稳定性和分散性并利于表面修饰肿瘤靶向分子，在这两种材料表面包覆了生物相容性的二氧化硅。弛豫度测试表明，GNR@Fe-BTC@silica具有比GNR@Fe-BDC(NH2)@silica更好的磁共振成像造影效果。因此，修饰靶向分子后的材料GNR@Fe-BTC@silica-RGD被用来做小鼠乳腺肿瘤MR/PA造影。结果表明，GNR@Fe-BTC@silica-RGD纳米粒子能够靶向肿瘤部位，使得肿瘤区域的磁共振信号在尾静脉注射纳米造影剂3小时后达到最小。体内光声成像实验也证明核壳纳米粒子在肿瘤部位的富集，使肿瘤区域出现增强的光声信号。体外毒性实验显示，这种纳米材料具有较低的毒性。因此，这种核壳纳米材料可作为新型的生物相容性多模态造影剂，用于肿瘤的检测。