开题报告内容：（包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述，不少于2000字）
一. 选题依据及意义
纳米颗粒是指尺寸至少有一维在1-100nm间的粒子，具有小尺寸效应、表面-界面效应和量子尺寸效应等，与众多生物大分子（蛋白质和核酸）及微生物的尺寸相近。
基于纳米技术的疾病检测、治疗和诊断是目前医药领域研究热点之一。目前，有各种无机和有机的纳米材料用于生物医学领域，比如金纳米颗粒和金纳米棒、二氧化硅纳米材料、碳纳米管、石墨烯以及高分子聚合物材料等，其广泛地用于生物成像、生物检测和药物输运和疾病治疗等方面。在细胞这一复杂的流动动态体系中，纳米材料的理化性质是影响它们功能发挥的关键因素之一。例如，不同材料形貌、表面电荷、大小等因素都能够引起纳米材料体系在细胞水平和动物水平的相互作用过程的宏观差异性。同时，理解和探索纳米材料与细胞的微观的相互作用过程和机制，能够更好的指导纳米材料的功能设计和其在生物领域的应用，更有利于推动纳米药物向临床转化的进程。但是，受限于研究手段，目前研究人员对纳米材料和细胞的微观水平的相互作用过程的观察都是基于计算机模拟和非活细胞水平的研究，目前纳米材料与细胞的动态的、微观的、原位的相互作用过程的基本科学问题依旧没有得到深入理解和详细研究。这无疑大大推迟了纳米材料进入临床应用的步伐。在细胞水平上对纳米材料的生物学行为研究，也有助于探究纳米材料的负面生物效应此外，纳米材料与病毒等尺寸相似，此类研究有助于阐明相似尺寸的病原体侵染细胞的机制，可为免疫学、微生物学的发展提供帮助。
人们对于生命体活动的认知过程，历经组织器官水平的裸眼观察，到细胞水平的显微观察，再到超微结构水平的观测，每一次技术的飞跃都带来了实验探索中显著的发展与进步。传统显微镜技术已经实现对细胞内化终点的观察，例如运用活细胞荧光显微镜可以评价药物递送系统的性能。但囿于衍射极限，光学显微镜镜分辨率太低，无法实现纳米尺度上成像；电子显微镜虽有较高分辨率，但操作环境要求真空，细胞样本需被提前固定，无法实现对活样本的实时观测。随着检测手段和成像技术的发展，基于高时间分辨和空间分辨的成像技术已经成为动态、原位研究微尺度生物学过程的热门手段之一，也为研究纳米材料和细胞相互作用过程带来了机遇。根据成像原理的不同，超高分辨率显微技术可分为受激发射光淬灭显微技术（stimulated emission depletion，STED）、结构光照明显微技术（structured illumination microscopy，SIM）以及光激活定位显微技术（photoactivated localization microscopy，PALM）、随机光学重构显微技术（stochastic optical reconstruction microscopy，STORM）等。目前，结合3D单分子示踪和STED的超高分辨率显微镜，研究人员实现了在单细胞水平实时动态观察病毒，纳米颗粒等纳米载体入胞以及胞内运输过程。此外，运用STORM、PALM的超高分辨成像技术，研究人员对病毒、量子点和聚苯乙烯纳米颗粒的入胞过程实现观察。相对于SIM，尽管STED和PALM、STORM可以得到更高的分辨率，但它们需用强激发光照明样品，导致荧光蛋白和荧光分子被快速漂白，产生大量的自由基，对细胞样品造成严重损伤。因此，SIM的超高分辨显微技术更适合对活细胞样本的动态观察。
如上所述，虽然不同形貌的纳米材料在宏观水平上对细胞有不同的生物学效应。但是，不同形貌纳米材料在单细胞水平上与细胞相互作用过程仍然是未知的。基于以上原因，本课题选用SIM的超高分辨成像技术，对不同长径比金纳米棒在胞内运输的过程进行动态观察，理解其在细胞水平的生物学行为以便于更好地了解纳米颗粒和生命体系相互作用的机制、评估纳米材料的生物安全性，为纳米递送体系合理设计和活细胞应用提供指导意义。
二. 研究内容和可行性分析
本课题目的是通过利用结构照明显微技术，对不同长径比的金纳米棒在胞内运输的过程实现动态观察。
（1）主要研究内容及方法
1.不同长径比金纳米棒的合成：采用种子介导的化学合成法，在利用硼氢化钠的氧化还原反应氯金酸生成球形金种子，将其作为种子加入到含有氯金酸、抗坏血酸、硝酸银的混合溶液中，通过调节种子的比例，最终得到不同长径比的金纳米棒溶液。
