生物功能化多孔硅在植物细胞中的应用开题报告

1. 研究目的与意义

设计目的：制备功能化硅量子点纳米材料，探索其和完整植物细胞（具有细胞壁）之间作用机理；利用硅量子点为荧光探针，追踪分析基因转染表达过程的机理,为植物转基因研究提供新手段。

课题意义：目前纳米生物技术的应用主要集中在医学和动物实验上，而应用在植物学上研究报道甚少。

2. 国内外研究现状分析

自1990 年Canham发现多孔硅( PS)室温下发射可见光的现象以来, 人们对多孔硅的形成机理、 发光机制以及在技术上应用的可能性做了很多有意义的工作, 但是不同的实验条件下制备的多孔硅的结构和光致发光特性存在很大的差异, 至今没有统一的结论.

对PS的结构研究发现, 多孔硅表面呈粗略的/ 珊瑚0状或/ 海绵0状,具有分形特点. 它含有大量的纳米硅粒和纳米硅线,并且多孔硅保留了单晶硅的有序结构特征.多孔硅的微结构及其化学成分决定了其各种物理化学性质.解释PS的形成机理主要有Beale模型、 扩散限制模型和量子限制模型,它们普遍认为,空穴是PS形成的必要条件,且 PS的形成始于表面缺陷, 这就是一般研究者都采用 p 型硅来制备PS的原因.

3. 研究的基本内容与计划

研究内容

1） 多孔硅（psi）制备：硅纳米材料制备方法主要有电化学腐蚀法、气相沉积法等。电化学腐蚀法无需苛刻条件、特殊设备和繁琐步骤，其详细方法为：首先将不同掺杂的单晶硅，置于电解池阳极，控制电解条件（如电流密度、电解液成分和电解时间），制备具有不同多孔纳米结构的多孔硅。接着利用超声或电抛光将多孔硅层磨碎释放到乙醇溶液中。尤其利用含金属多氧酸的电解液（hpom），可以得到高度分散、尺寸均一的psi。我们还可以通过改变电解条件，进一步加以调控psi的颗粒大小和荧光性质。

2） psi表面功能化修饰：① 湿化学方法：有机物如烯、炔、醇、醛、羧酸、酰氯、重氮化合物、烷基铜锂、格利亚试剂等在电场、光照、微波、紫外光辐射、催化剂等条件下均可在其表面嫁接，其连接方式可以为si-c键、si-n键、si-o-c键。课题拟采取湿化学法制备oh-psi、十一烯酸-psi（cooh-psi）、聚乙烯亚胺-psi（pei-psi）、聚酰胺-胺-psi (pamam-psi)、氨基硅烷偶联剂-psi(aptes-psi)； ② 等离子体表面处理法：等离子体中基本粒子的能量范围为：电子（0~20ev），离子（0~2ev），亚稳态粒子（0~20ev），紫外光/可见光（3~40ev）。这些粒子的能量高于si-h的键能（~4ev），足以引起si-h键的断裂，并使其和外来的气体或单体在等离子体作用下发生反应。课题拟采取等离子体表面处理法制备nh2-psi、oh-psi、ch3-psi； ③ 生物偶联法：通过使用生物偶联剂将两个不同组分（包括：蛋白质、dna、抗原、抗体、多肽等）由共价键交联起来。由于以生物分子为对象，一般反应条件非常温和,主要在水相和室温下进行。生物偶联剂可以和-nh2、-cooh、-sh等在生物分子中常见的基团进行温和、迅速、高产率的反应。课题拟采取生物偶联法制备植物多肽激素clv3/psi（clv3-psi）、植物硫肽激素/ psi（psk-psi）、植物系统素/psi（tomsys-psi、hypsys-psi）。时间安排

4. 研究创新点

1） 制备功能化硅量子点纳米材料

2) 利用硅量子点为荧光探针，追踪分析基因转染表达过程的机理,为植物转基因研究提供新手段