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纳米金刚石(ND)是一类生物相容性好的新兴碳纳米材料,在生物医学植入物、药物传递、拉曼生物成像等领域具有巨大的发展潜力。这些应用面临的一个共同挑战是定制ND功能化表面,调控并优化其相应性质。
本文主要研究对象是高温高压ND,首先对比了其与爆炸法ND在表面官能团、形貌、粒径分布以及拉曼光谱性质的区别。对两种ND进行了羧基化、羟基化、氨基化的初步表面修饰。随后在ND表面连接银纳米颗粒、表皮生长因子(EGF),采用RAMAN-11显微拉曼成像仪、傅里叶转换红外吸收光谱、紫外可见吸收光谱、透射电子显微镜、动态光散射仪、拉曼光谱、X射线衍射等检测方法对实验结果进行表征。
研究结果表明:相比于爆炸法ND,高温高压法ND表面除了具有丰富的表面含氧基团,还在1332cm-1具有更强的拉曼信号。利用硫酸与硝酸配置的强酸溶液,Fenton试剂等可以使得金刚石表面-COOH、-OH含量增加。利用三甲氧基硅烷和羟基化金刚石表面发生水解反应,成功连接-NH2。在溶液中采用聚乙烯吡咯烷酮(PVP)还原硝酸银,成功地在ND(111)晶面原位生长银纳米颗粒,反应具有较好的选择性。6.6×10-4wt%的制备的Ag-ND复合物可以完全抑制培养基中大肠杆菌的生长;Ag-ND复合物作为活性SERS基底可以用于分析检测,对亚甲基蓝的检测限可达1.0×10-3mM/L。在催化剂(EDC/NHS)存在条件下,金刚石表面羧基与EGF氨基之间形成酰胺键,成功制备了EGF-ND复合物。拉曼显微成像结果表面,利用C-H伸缩振动拉曼峰和1332cm-1特征峰可以分别对HepG2细胞和ND进行拉曼成像,融合二者的图像可以揭示ND与细胞的相互作用情况。EGF-ND与HepG2细胞表面的EGFR有特异性相互作用,在细胞表面富集。Ag-ND复合物虽然具有SERS活性,但是在拉曼成像上并未表现出明显的SERS活性。