二氧化硅室温磷光纳米材料的制备及其细胞成像应用.pdf

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1、第42卷分析化学(FENXIHUAXUE)研究报告第11期2014年l1月ChineseJournalofAnalyticalChemistry1586～1591DOI：10．11895／j．issn．0253~820．140473二氧化硅室温磷光纳米材料的制备及其细胞成像应用张曼曼王立强肖丹庄贞静(华侨大学分子药物学研究院，泉州362021)(四川大学化学学院，成都610064)摘要利用溶胶一凝胶法制备了非金属掺杂的二氧化硅室温磷光纳米材料，探讨了这种纳米材料的可控制备、光谱性质、细胞毒性和细胞成像。通过TEM

2、和XRD对此材料的形貌和结构进行表征。结果表明，所制备材料为二氧化硅非晶材料，粒径约为50nm。通过荧光分光光度计对此材料的荧光和磷光光谱进行表征，结果表明，此材料最大激发峰处于280nm，最大荧光发射峰处于335nm，最大磷光发射峰处于440nm。此材料还具有良好的环境稳定性，在空气中放置3个月，其磷光强度基本不发生变化，表明其具有良好的长期稳定性。MTF及激光共聚焦显微成像分析结果表明，此材料具有良好的生物相容性且可顺利进入细胞，并定位在溶酶体，因此有望作为新型溶酶体纳米探针在生物医学领域得以广泛应用。关键词

3、二氧化硅；溶胶一凝胶法；室温磷光；细胞毒性；细胞成像1引言二氧化硅廉价易得，且具有良好的化学稳定性、热稳定性、绝缘性，因此常作为发光材料的掺杂基质¨。此外，二氧化硅还具有良好生物亲和性并且表面容易修饰，利用二氧化硅作为基质或包裹材料制备的发光纳米复合材料如染料掺杂的二氧化硅纳米颗粒或二氧化硅包裹的量子点等在细胞成像研究中得到了广泛应用j。然而此方法通常较为繁琐、费时，且存在染料泄露、潜在毒性等方面的问题。1997年Green等报道了非金属白色磷光体，表明利用二氧化硅结构中的碳杂质缺陷可制备发光性能优异的无金属掺杂

4、的二氧化硅室温磷光材料。最近，Zhao等。。基于二氧化硅结构中的碳杂质缺陷制备了二氧化硅的介孑L室温磷光纳米材料。本研究在此基础上利用简单的溶胶一凝胶法合成了无金属掺杂的二氧化硅室温磷光纳米材料，优化了制备条件，初步研究其光致发光现象及材料的细胞毒性。结果表明，此材料不仅具有良好的生物相容性，而且还具有良好的环境稳定性和长期稳定性，可用于长期的活细胞成像研究。与基于染料或量子点的二氧化硅复合纳米材料相比，此材料具有制备简单、不存在染料泄露、低毒等优点，因此有望作为潜在的细胞标志物在细胞成像中得以应用。2实验部分2

5、．1仪器与试剂F一7000荧光分光光度计(Et本Hitachi公司)；SX2-4．13马弗炉(上海跃进医疗器械厂)；$22—2磁力搅拌器(上海司乐仪器有限公司)；JEL一2010F透射电子显微镜(JEOL公司)；粉末x射线衍射仪(PANalyticalxPertPro)；InfiniteM200酶标仪(瑞士Tecan公司)；TCS．SP5激光共聚焦显微镜(德国Leica公司)。正硅酸乙酯、柠檬酸钠(阿拉丁试剂(上海)有限公司)；二甲基亚砜(DMSO)和异丙醇(国药集团化学试剂有限公司)；噻唑蓝溴化四唑(MqT，M

6、5655，美国Sigma—Aldrich公司)。RPML一1640培养基和胎牛血清(FBS，美国LifeTechnology公司)。NCI-H446细胞(美国菌种保藏中心(ATCC))。LysoTrackerRed(Invitrogen公司)。其它试剂均购自阿拉丁试剂(上海)有限公司，所用试剂在使用前均未作进一步的纯化处理，实验用水均为二次蒸馏水。2．2非金属掺杂二氧化硅的室温磷光材料的制备在25mL异丙醇中加入5mL适当浓度的柠檬酸钠溶液，搅拌1h，柠檬酸钠充分分散在异丙醇溶剂2014476-01收稿；2014

7、4)7-24接受本文系福建省自然科学基金(No．2010J05026)资助项目E-mail：zhua“gzheing@hqu．edu．CYI第11期张曼曼等：二氧化硅室温磷光纳米材料的制备及其细胞成像应用中，加入25mLTEOS溶液，继续搅拌2h后，逐滴加入1．0mL浓氨水，持续搅拌12h后停止搅拌，室温陈化12h，然后在马弗炉煅烧获得最终样品。所得样品研磨后直接用于TEM、XRD及光谱测试。2．3细胞毒性测试毒性实验采用MTT方法检测。将肺癌患者细胞(NCI—H446)悬液以每孔90txL(10000个)细胞的

8、密度接种到96孔平底培养板中，5％CO：，37℃孵育，至细胞单层铺满孔底。将制备的二氧化硅纳米材料分散在DMSO溶剂中获得不同浓度的悬浊液样品。移取10L加入96孔培养板各孔中，使各孔样品的终浓度分别为100，50，10，1和0．1Ixg／mL(每个浓度设6个复孔)，与细胞共同孵育24和48h。每孔加入20MTF溶液(5m#mL，即0．5％MIT)，继续培养4h。终止培养