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前言：

荧光多孔硅纳米材料作为一种新型的功能材料，因其独特的物理和化学性质，在光电子器件、生物传感、药物传输等领域展现出巨大的应用潜力。然而，由于多孔硅材料的制备过程复杂，且对实验条件要求极高，传统的实验教学难以让学生全面、深入地理解和掌握其合成与应用技术。

荧光多孔硅纳米材料合成与应用虚拟仿真软件

关键词：荧光多孔硅，纳米材料，荧光成像，肿瘤靶向

所属类别：材料类

一、实验简介

针对实验特殊现象，本实验将微观的实验现象具体化，使看不见的现象变成看的见的知识；针对危险的实验操作，本实验突出了全部的实验细节。生动形象的设计也有利于提升学生的学习兴趣。通过信息技术提供的开放式实验环境，模拟真实的实验过程，使学生能够在虚拟环境中进行实验操作，了解并掌握多孔硅电化学腐蚀制备、荧光多孔硅纳米颗粒的制备及其化学修饰方法，了解动物房、细胞房、超净工作台、细胞培养箱等设施的使用，了解细胞复苏、细胞培养以及细胞染色的基本操作，从而加深对多孔硅纳米材料合成与应用的理解。本实验依托数学模型，所有参数均可自由设置调节，还原实验探究过程和实验参数探究的设计，有利于提升学生的科研能力和创新思维，达到解决复杂科学技术问题的能力。

二、实验内容

本虚拟仿真实验分为2个模块，模块1，荧光多孔硅纳米颗粒（L-PSiNPs）的制备；模块2，荧光多孔硅纳米探针在荧光成像中的应用。 

模块1，荧光多孔硅纳米颗粒（L-PSiNPs）的制备

（1）荧光多孔硅基体材料的制备

将预处理后的硅片，在一定电流和时间的条件下，以氢氟酸进行通电刻蚀，刻蚀后的硅片进行研磨得到初步的荧光多孔硅材料。

（2）荧光多孔硅基体材料孔隙率探究

先后电流大小和通电时间对制备材料孔隙率的影响，找到单因素规律后同时改变通电时间和电流大小，进行双因素参数规律探究。

（3）荧光多孔硅基体材料球磨粒径

先后物料比、球磨转速和球磨时间对制备材料粒径的影响，找到单因素规律后同时改变三个条件，进行三因素参数规律探究。

（4）荧光多孔硅材料的修饰

将制备的多孔硅材料先后进行氨基化处理和ICG吸附，经过修饰的荧光多孔硅材料具有较好的生物靶向性，可用于肿瘤细胞的特异性靶向。构建ICG吸附标准曲线，探究吸附ICG最佳浓度。经探究，最佳浓度为200μg/L。

（5）细胞复苏细胞培养及细胞传代培育

模块2，荧光多孔硅纳米探针在荧光成像中的应用

（1）细胞和纳米材料相互作用最佳条件探究

探究孵育时间，CCM浓度，硅材料浓度关于 ICG荧光强度的关系。

（2）活体成像

对比未经修饰的硅材料和经修饰的硅材料在活体小鼠中的成像区别。