第二红外窗口（NIR-Ⅱ）激活的载药纳米体系用于肿瘤的光热疗法及其光声成像
发布时间：2020-08-01 14:58
【摘要】：近年来,近红外光(NIR)诱导的光热疗法(PTT)引起了广泛的关注。在近红外光照射下,光热试剂吸收光能后,在肿瘤组织周围产生大量的热能,从而杀死肿瘤细胞,产生光热毒性。光热疗法是一种非侵入性的肿瘤治疗方法,能有效降低对正常组织的毒副作用。光源作为一种外部刺激因子具有时空可控性,因此,通过控制光源的开关能有效控制光热疗法在体内进行的时间及空间,从而实现只在肿瘤部位产生光热毒性,有效降低临床上肿瘤治疗过程中产生的全身毒副作用,实现肿瘤的精准治疗,是一种新兴的肿瘤治疗策略。光源的组织穿透深度与光在组织中的反射、散射及组织吸收有关,波长在650 nm~1350 nm的红外光的组织穿透能力要明显强于紫外或可见光,并且紫外或可见光存在一定的光毒性,而红外光无明显的光毒作用;另外,在红外光区,第二红外窗口(NIR-Ⅱ,1000-1350 nm)红外光的组织穿透能力又要强于第一红外窗口(NIR-Ⅰ,650-950 nm)红外光。并且近年来,报道较多的光热试剂多在第一红外光窗口(NIR-Ⅰ)有强吸收,而关于第二红外窗口的光热试剂的报道则相对较少。因此,发展一种第二红外(NIR-Ⅱ,1000-1350 nm)窗口激活的光热试剂用于肿瘤的光热治疗具有巨大的临床应用潜力。本论文工作主要包括以下两个方面:(1)首先,通过Stille交叉偶联反应合成半导体聚合物PBTPBF-BT。我们通过简单的单乳化法制备了包载PBTPBF-BT半导体聚合物的聚磷酸酯纳米载药颗粒NPPBTPBF-BT。我们通过紫外吸收检测了NPPBTPBF-BT的最大吸收波长在1107nm左右。进一步,我们研究了NPPBTPBF-BT的光稳定性、光热转换效率以及生物相容性等,验证了NPPBTPBF-BT具有显著的光稳定性、高光热转换效率和良好的生物相容性。同时,在细胞毒性实验实验中,NPPBTPBF-BT在1064 nm红外光照射下具有明显的光热毒性,能有效杀伤MDA-MB-231肿瘤细胞。因此,PBTPBF-BT是一种新型的高分子光热试剂。(2)基于上一节的实验研究成果,我们进一步评估了NPPBTPBF-BT在体内的抗肿瘤效果。结果表明,在1064 nm红外光照射条件下,NPPBTPBF-BT能发挥抗肿瘤效果,且随着光强密度的增强抗肿瘤效果越明显。同时,NPPBTPBF-BT的光热转换过程伴随着超声信号,可用于肿瘤的光声成像。我们通过构建肿瘤小鼠成像模型,检测了NPPBTPBF-BT在体内的成像时间及效果,证明了NPPBTPBF-BT具有良好的光声成像性能。因此,NPPBTPBF-BT载药纳米颗粒可用于肿瘤的光热疗法及光声成像。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ460.1;TB383.1
【图文】：
（1）贵金属纳米颗粒第一代光热试剂是贵金属纳米颗粒，包括金[46-48]、银[49, 50]、铂[51]等纳米颗粒贵金属颗粒的比表面积大，其导带上往往存在着大量自由电子，自由电子吸收光能量后在贵金属表面会发生光子与电子之间的等离子体共振的相互作用效应[46]，产生大量的热，实现光热转换。这些贵金属纳米颗粒光热试剂往往有光热转换效率高的优点，但是其价格昂贵。作为常被报道的金纳米颗粒有纳米粒、纳米星、纳米笼和纳米棒等不同结构，结构的不同导致其光学及物化性质存在着较大区别[52]。这些金纳米颗粒都具有良好的光热转换效率，都能将光能转换为热能用于实现光热治疗杀伤肿瘤细胞。如图 1.1 所示，LiuXiaojie 等人用 β-葡聚糖包裹于金纳米棒表面提高其生物相容性[53]。由于金纳米棒表面修饰上 β-葡聚糖具有良好的生物相容性，AuNRGlu 纳米颗粒能有效被肿瘤细胞摄取并在肿瘤部位富集，当给予肿瘤部位 NIRⅡ红外光照射时，胞内的金纳米棒将光能转换为大量的热能，在细胞内或肿瘤组织周围产生大量热杀死癌细胞，实现抗肿瘤效果。
合肥工业大学硕士学位论文一维纳米材料，有单层和多层之分，包括层数为单层的单alled Carbon nanotubes, SWCNTs ）和层数为多层的多lled Carbon nanotubes, MWCNTs）。近年来，在近红外窗层纳米管被用于肿瘤的光热治疗研究。1.2 所示，HashemiM.等人利用精氨酸（Arg）修饰氧化石O-Arg 纳米石墨烯[57]。用精氨酸修饰 rGO 后能增强石墨吸收性能，同时减少散射及横向热扩散。因此在 808 nm-Arg 能有效吸收光能并转换为肿瘤组织周边的热能，同时，达到良好的光热治疗效果。通过进一步研究证明，精近红外光吸收能力明显提高，是 GO 的 3.2 倍。
第一章 绪论通过低廉易获得的原材料经简单的制备过程获得。铜基纳米材料的光稳定性和生物相容性均较理想，常用作无机光热试剂用于肿瘤的光热疗法。近年来，已被报道的铜基纳米材料包括 CuS[58,59,60]、CuSe[61]和 CuTe[62,63]等。这些铜基纳米材料在近红外光窗口均有强吸收，并且具有很高的光热转换效率，因此铜基纳米材料应用于光热疗法的潜能很大。如图 1.3 所示，Tian Qiwei 等人合成了一种新型的亲水性板状 Cu9S5无机纳米晶体材料，在 980 nm 处具有强吸收（~1.2 109M-1·cm-1）。Cu9S5水溶液（4ppm）在 0.51 W/cm2的 980nm 红外光照射 7min 后，温度能上升 15.1 ℃，其光热效率能达到 25.7%，高于金纳米棒的光热转换效率（980 nm，23.7%）[64]。
本文编号：2777617
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ460.1;TB383.1
【图文】：
（1）贵金属纳米颗粒第一代光热试剂是贵金属纳米颗粒，包括金[46-48]、银[49, 50]、铂[51]等纳米颗粒贵金属颗粒的比表面积大，其导带上往往存在着大量自由电子，自由电子吸收光能量后在贵金属表面会发生光子与电子之间的等离子体共振的相互作用效应[46]，产生大量的热，实现光热转换。这些贵金属纳米颗粒光热试剂往往有光热转换效率高的优点，但是其价格昂贵。作为常被报道的金纳米颗粒有纳米粒、纳米星、纳米笼和纳米棒等不同结构，结构的不同导致其光学及物化性质存在着较大区别[52]。这些金纳米颗粒都具有良好的光热转换效率，都能将光能转换为热能用于实现光热治疗杀伤肿瘤细胞。如图 1.1 所示，LiuXiaojie 等人用 β-葡聚糖包裹于金纳米棒表面提高其生物相容性[53]。由于金纳米棒表面修饰上 β-葡聚糖具有良好的生物相容性，AuNRGlu 纳米颗粒能有效被肿瘤细胞摄取并在肿瘤部位富集，当给予肿瘤部位 NIRⅡ红外光照射时，胞内的金纳米棒将光能转换为大量的热能，在细胞内或肿瘤组织周围产生大量热杀死癌细胞，实现抗肿瘤效果。
合肥工业大学硕士学位论文一维纳米材料，有单层和多层之分，包括层数为单层的单alled Carbon nanotubes, SWCNTs ）和层数为多层的多lled Carbon nanotubes, MWCNTs）。近年来，在近红外窗层纳米管被用于肿瘤的光热治疗研究。1.2 所示，HashemiM.等人利用精氨酸（Arg）修饰氧化石O-Arg 纳米石墨烯[57]。用精氨酸修饰 rGO 后能增强石墨吸收性能，同时减少散射及横向热扩散。因此在 808 nm-Arg 能有效吸收光能并转换为肿瘤组织周边的热能，同时，达到良好的光热治疗效果。通过进一步研究证明，精近红外光吸收能力明显提高，是 GO 的 3.2 倍。
第一章 绪论通过低廉易获得的原材料经简单的制备过程获得。铜基纳米材料的光稳定性和生物相容性均较理想，常用作无机光热试剂用于肿瘤的光热疗法。近年来，已被报道的铜基纳米材料包括 CuS[58,59,60]、CuSe[61]和 CuTe[62,63]等。这些铜基纳米材料在近红外光窗口均有强吸收，并且具有很高的光热转换效率，因此铜基纳米材料应用于光热疗法的潜能很大。如图 1.3 所示，Tian Qiwei 等人合成了一种新型的亲水性板状 Cu9S5无机纳米晶体材料，在 980 nm 处具有强吸收（~1.2 109M-1·cm-1）。Cu9S5水溶液（4ppm）在 0.51 W/cm2的 980nm 红外光照射 7min 后，温度能上升 15.1 ℃，其光热效率能达到 25.7%，高于金纳米棒的光热转换效率（980 nm，23.7%）[64]。
【参考文献】
相关期刊论文 前1条
1 ;世界卫生组织发布《2014年世界癌症报告》[J];中国卫生政策研究;2014年02期
本文编号：2777617
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