二氧化铈基纳米材料的抗氧化机理及生物应用研究
[Abstract]:Studies have shown that oxidative stress is closely related to the production of a variety of diseases, which is due to the excessive accumulation of active oxygen species in the organism. Therefore, the antioxidant has important application value in the treatment of oxidative stress-related diseases. The nano material has the advantages of stable structure, and renewable activity and the like, and is of great concern in the field of biological oxidation. Among these, CeO _ 2 nano-materials are the most widely used in the field of bio-oxidation. In this paper, the synthesis of CeO _ 2 nano-material, the research of anti-oxidation mechanism, the control of anti-oxidation activity and the research of biological application were carried out. Ce3 + and Ce4 + in CeO _ 2 can be converted to each other, and the conversion process is accompanied with the generation and elimination of oxygen defects. In recent years, CeO _ 2 nano-material has become an important biological and antioxidant material because of this reversible price-changing property and good biological safety. The research shows that the CeO _ 2 nano-material can eliminate the excess active oxygen species in the living body, and then the effect of antioxidant protection or disease treatment can be reflected in the production of various diseases. However, the anti-oxidation mechanism is still unclear, the control of the anti-oxidation activity and the research of the multi-function modification are still short, and the anti-oxidation biological application still needs further research and development. Based on the change of physical and chemical properties in the oxidation process of CeO _ 2 nano-materials, the anti-oxidation mechanism of CeO _ 2 nano-material is investigated by means of qualitative and quantitative catalytic experiments. On this basis, the anti-oxidation activity of CeO _ 2 nano-material and its anti-oxidation protection in the islet b cells were studied. In addition, the synthesis and properties of a multifunctional CeO _ 2-based nano-material with oxidation resistance, magnetic resonance imaging and CT contrast imaging are also realized. The research focused on the following two aspects: (1) the research of the anti-oxygen mechanism of CeO _ 2 nano-material and the control of oxidation-resistant activity by the in-situ characterization technology such as ultraviolet-visible absorption spectrum, X-ray absorption spectrum, Raman spectrum and the like, and the valence state of Ce in the process of oxidation reaction of CeO _ 2 is detected. And the change of the local coordination environment and the adsorbed oxygen species. The results show that the absorption spectrum of CeO _ 2 and H _ 2O _ 2 is red shift, and the coordination number of the ions in CeO _ 2 is first increased and then decreases to the initial value. The experimental results show that the oxidation resistance of CeO _ 2 depends on the oxidation-reduction ability of the Ce site in coordination with the peroxy species, and the reduction of Ce4 + is a key step in the oxidation reaction during the decomposition of the H _ 2O _ 2 by the CeO _ 2 cycle. This study deeply understands and reveals the oxidation mechanism of CeO _ 2. Based on the research of the anti-oxidation mechanism, we use the rare-earth Gd3 + ion doping to control the oxygen-deficient state of CeO _ 2 nano-material, and then increase the anti-oxidation activity of CeO _ 2, and the increase of this activity can still be maintained in the catalytic cycle and the cell environment. In addition, the study of regulation mechanism shows that the doping can improve the coordination ability of CeO _ 2 and the oxygen species and the oxidation and reduction of the surface Ce sites, and further improve the anti-oxidation activity of the CeO _ 2 and the oxygen species. (2) The study on the multi-function of CeO _ 2-based nano-materials and the application of biological applications to the preparation of CeO _ 2: Gd nanoparticles by high-temperature thermal decomposition method were studied. The anti-oxidation, MRI and CT imaging properties of CeO _ 2: Gd _ 2-based nano-materials were studied. The multifunctional nano-material can be applied to the tracing and clinical guidance of the CeO _ 2 nano-material in-vivo therapeutic application. In this paper, the apoptosis model of the INS-1 cells induced by H _ 2O _ 2, high-glucose and chain-and-chain, and the protective effect of CeO _ 2 nano-materials in these three cell apoptosis models were studied. The results show that the prepared CeO _ 2 nanoparticles have good biocompatibility in the INS-1 cells and can inhibit the apoptosis of the cells induced by H _ 2O _ 2. The application of CeO _ 2 nano-material in the treatment of leukemia-resistant cells (HL-60-resistant cells) was also discussed.
【学位授予单位】:华中科技大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TB383.1
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,本文编号:2479193
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