纳米纤维素荧光磁性微球开题报告

1. 研究目的与意义

利用纤维素纤维的固有优势和特点，采用新技术和新理论，赋予纤维素纤维新的功能和更优的性能，合成出新的纤维素功能材料，是当前纤维素研究同时也是材料科学、生物质能源和化工研究等领域的热点。荧光磁性微球作为一种应用于生物医学领域的高分子材料，要求基材需要有无毒无害、可再生、可降解、具有良好的生物相容性。

以天然纤维素为原料，通过喷雾法制备多孔的球形的纳米纤维素载体材料，比传统的溶胶-凝胶技术、乳化聚合法、超临界萃取等技术简便、耗时少、可操作性强、环保。通过物理包埋法，可对微球进行荧光、磁性的功能化以及荧光编码。水溶性量子点合成相对简单，成本低廉，毒性小，对环境友好，最重要的是，水溶性量子点具有良好的水稳定性和生物相容性。以水溶性量子点为负载物的纳米纤维素荧光磁性微球在生物医学领域的具有有广泛的应用前景。

2. 国内外研究现状分析

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]。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1)采用水相合成的方法制备水溶性碲化镉量子点，利用喷嘴压力喷雾制备量子点编码的纳米纤维素荧光微球，探究调整两种不同量子点的添加比例对荧光编码信号的影响，同时考察微球结构对负载量子点的保护作用。

2）采用超声雾化结合快速冷冻成型制备磁性、荧光纳米纤维素微球，分析复合微球的荧光性能、磁性能和环境稳定性。

4. 研究创新点

本文的创新点如下：

1.采用喷雾法制备功能性纳米纤维素微球，通过物理包埋法实现磁性和荧光物质的负载，制备工艺简单、环保。

2.实现了纳米纤维素微球的荧光和磁性功能化，并获得了荧光编码信号。