碳纳米管壳聚糖纳米粒子复合物的制备、表征及其蛋白质固载性能研究.pdf

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1、分类号学校代码!壁5垒2密级学号2QQ墨12Q2壁壁15碳纳米管／壳聚糖纳米粒子复合物的制备、表征及其蛋白质固载性能研究StudiesonPreparationandCharacterizationofMulti．．walledCarbonNanotube．．ChitosanNanoparticleHybridsforProteinJmm0DlIlZatlonT1●■●J●研究生姓名杨克琴指导教师姓名、职称唐浩副教授学科专业研究方向分析化学生化分析与生物传感湖南师范大学学位评定委员会办公室二零一一年五月中文摘要}lIIIIIIIIIIIIIIIIlY1911391本论文将碳纳米管(CNTs)独

2、特的物理／化学性质、壳聚糖(CS)优良的生物学特性以及聚酰胺．胺枝状高分子(PAMAM)相结合，采用离子凝胶法制备了壳聚糖纳米粒子(CSNPs)、多壁碳纳米管．壳聚糖纳米粒子复合物(MWCNT．CSNPs)、壳聚糖纳米粒子．聚酰胺．胺(CSNPs．PAMAM)和多壁碳纳米管．壳聚糖纳米粒子．聚酰胺．胺(MWCNT．CSNPs．PAMAM)复合物；采用原子力显微镜(AFM)、透射电子显微镜(TEM)、热重分析(TGA)、紫外．可见光谱(Wvis)和荧光显微镜等分析测试技术详细研究了所制备复合物微观形貌、分散性能、组成比例、HeLa细胞毒性及对牛血清白蛋白(BSA)的固载性能；探讨了离子浓度、吸附

3、时间、BSA浓度对MWCNT．CSNPs复合物BSA固载性能的影响。此外，初步探讨了CSNPs．PAMAM和MWCNT-CSNPs．PAMAM复合物的微观形貌和固定BSA的效率。本论文具体研究工作如下：1．采用离子凝胶法制备了壳聚糖纳米粒子以及多壁碳纳米管．壳聚糖纳米粒子复合物。用原子力显微镜对CSNPs和MWCNT．CSNPs复合物的微观形貌进行了表征；详细研究了三聚磷酸盐(TPP)浓度、MWCNTs浓度对CSNPs直径及其在MWCNTs表面分布的影响；并研究了MWCNT．CSNPs复合物的组成比例和在水溶液中的分散性能。结果表明：CSNPs直径随TPP浓度增大而增大；在最优条件下，CSNP

4、s较密集、均匀地修饰到MWCNTs表面。热重分析进一步证实了CSNPs成功地修饰到了MWCNTs表面。MWCNT．CSNPs复合物在水溶液中有良好的分散性和稳定性(30天无明显沉降)。2．详细研究了MWCNT．CSNPs复合物固载蛋白质(以BSA为模型蛋白质)的能力和对人宫颈癌细胞(HeLa细胞)的毒性。结果表明：MWCNT．CSNPs复合物具有较高的蛋白质固载能力(58．7％)。与CSNPs和羧基化MWCNTs(MWCNT-COOH)相比，相同条件下，MWCNT-CSNPs复合物固载BSA的效率分别为CSNPs和MWCNT-COOH固定效率的1．3、4．5倍。MTT检测及光学显微镜细胞形态研

5、究表明，MWCNT-CSNPs复合物具有更好的生物相容性。在一定浓度范围内，复合物无明显细胞毒性；相同浓度下，MWCNT-CSNPs复合物对HeLa细胞的毒性比CSNPs和MWCNT-COOH分别降低了约15％、26％。3．利用离子凝胶法制备了壳聚糖纳米粒子．聚酰胺．胺(CSNPs．PAMAM)和多壁碳纳米管．壳聚糖纳米粒子．聚酰胺．胺(MWCNT．CSNPs．PAMAM)复合物。采用透射电子显微镜表征了复合物的形貌特征，并详细研究了不同TPP浓度下两种复合物固载BSA蛋白质的效率。研究结果表明：相同制备条件下，PAMAM的加入使CSNPs、MWCNT．CSNPs复合物直径增大；CSNPs．P

6、AMAM和MWCNT．CSNPs．PAMAM复合物具有更好的BSA固定性能。关键词：多壁碳纳米管；壳聚糖纳米粒子；聚酰胺．胺；纳米复合材料；离子凝胶法；HeLa细胞毒性；BSA固载性能IIABSTRACTInthispapeLcombinedthespecialchemical／physicalpropertiesofcarbonnanotubes(CNTs)withthegoodbiologicalperformanceofchitosan(CS)andpolyamidoamine(PAMAM)，theCSnanoparticles(CSNPs)，multi-walledCNTs-CSNPs

7、(MWCNT·CSNPs)，CSNPs-PAMAM，andMWCNT—CSNPs-PAMAMhybridswerepreparedbyionotropicgelationprocess．Themicromorphologiesofpreparedhybridswerecharacterizedbyatomicforcemicroscopy(hFM)，transmissionelectronmicr