载药ZIF-8纳米颗粒在抗细胞衰老方面的应用研究
发布时间：2021-01-01 18:41
细胞治疗是近几年兴起的疾病治疗新技术,具有增强机体免疫、杀死病原体和肿瘤细胞、促进组织器官再生和机体康复等疗效。细胞治疗通常需要大量的细胞,体外扩增培养是常用的获得大量细胞的重要方法之一。然而体外扩增环节的细胞老化现象很大程度上阻碍了细胞治疗的临床应用。因此,如何在体外扩增环节中抑制细胞的衰老对细胞治疗的应用和发展极其重要。白藜芦醇是一种多酚化合物,具有良好的抗氧化及自由基清除能力,这是其发挥生物活性的基础。此外,白藜芦醇是蛋白质脱乙酰基酶sirtuin1（Sirt1）的激活剂,它通过对过氧化物酶体增殖物激活受体γcoactivator-1（Pgc-1）的代谢来调控衰老。然而白藜芦醇的化学稳定性较差,易被氧化,生物利用度低。为了提高白藜芦醇的生物利用度,选择合适的纳米载体十分关键。金属有机框架（MOFs）是一类由金属离子和有机配体桥联组成的新型杂化材料,具有大比表面积、孔径可调、可生物降解等特点,为药物高效装载的实现提供了可能。ZIF-8是其中一类具有沸石骨架结构的金属有机骨架材料,不仅具备MOF的特征（如易于调节的组成和结构）,还因其具有类沸石结构拥有较高的水稳定性,是一种潜在的药物...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)广东省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属有机框架的构建[54]
6传统沸石因被刚性四面体氧化物骨架限制，其孔的可调性较低。通过在MOF合成过程中选择合适的结构单元，可形成具有预定形状和功能的空腔固体，大大增强了MOF材料的应用性[56]。例如，在等孔金属有机骨架1（IRMOF-1）中，金属角处的氧化锌团簇是一个连接每个单元格中央的大笼子形成的三维的立方体网络[57]。如图1.2所示，同样具有相同的八面体Zn4O(CO)2团簇，但通过改变有机配体的类型，可以的得到不同结构的IRMOF，比如IRMOF-8，IRMOF-10和IRMOF-14[58]。有机配体的变化不仅会改变孔径，还会赋予MOF材料不同化学功能和客体分子亲和性。例如，IRMOF中有机连接的类型会显着影响材料孔中氢的吸附和扩散[59]。图1.2沿[100]方向（从左往右）观察，IRMOF-1，IRMOF-8，IRMOF-10和IRMOF-14的晶胞结构[58]连接单元和角单元组合的多样性，使MOF的结构种类层出不穷。到目前为止，剑桥结构数据库（CSD）已经含有数千种不同的MOF[60-63]，这个数字只代表可设计材料的一小部分。除了化学、光学、磁和电学性能，MOF大量可调的孔隙、拓扑结构使其在生物医用领域具有可用性。1.3.2金属有机骨架的衍生体金属有机骨架（MOF）具有大的比表面积、共价键和配位键的特点，但其储能困难较多，材料结构不稳定，因此科学家们进行了MOF衍生物材料的开发，以获得具有更好性能和结构的MOF材料。Cté等人[64]利用H、B、C、N和O等轻元素构建了多孔的结晶共价有机框架（COFs）。由于其轻量的结构，COFs在气体存储、光子和催化等领域的应用潜力被广泛研究。这些材料具有坚硬的结构、热稳定性（最高可达600C）和低密度，它们的比表面积超过沸石和多孔
9图1.3沸石咪唑酯金属有机骨架材料的结构单元[66]1.4.2ZIFs在药物载体方面的应用Yaghi等人[66]于2006年合成了ZIF-8（Zn(mim)2，mim=2-甲基咪唑酸盐），此材料具有类似于普通沸石钠盐（sod）的拓扑结构。ZIF-8具有大的孔径（11.6）和高的比表面积（1630m2/g）。此外，和普通沸石相比，ZIFs的孔和腔更易于调节，这些特点都为高效药物输送提供了可能。由于金属配体键相对不稳定，ZIF-8在本质上是可生物降解的，这使得在预期任务完成后能够快速降解和通过代谢排出人体，其中，ZIF-8降解产生的锌元素是人体必需的微量元素之一。研究表明ZIF-8降解性能对溶液的pH值具有较强的依赖性，研究表面其在中性或碱性水溶液中较为稳定，但在酸溶液中会迅速分解。因病变（癌变或炎性）组织往往具有较低的pH值，此特性使ZIF-8在此类病症治疗中具有较好的应用价值。CYSun[92]证明了载有5-氟尿嘧啶（5-FU）的ZIF-8呈现出显著的抗癌能力，并首次报道了ZIFs材料具有pH响应的药物递送行为。MarcusHoop[93]将一种激素胰岛素封装在ZIF-8颗粒中，载药体系相比游离胰岛素呈现出更好的治疗作用。1.5本论文的研究内容本文旨在解决细胞体外扩增环节中的衰老问题，为细胞治疗的临床应用推广提供保障。鉴于常用的抗氧化药物具有易被氧化、生物利用率低且不具有可控释放行为等缺点，本文通过将抗氧化药物（白藜芦醇）负载于具有极高比表面积、生物相容且孔径尺寸可调的金属有机框架物（ZIF-8）中实现对药物的保护和缓释。主要研究内容包括：
本文编号：2951795
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院深圳先进技术研究院)广东省
【文章页数】：71 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
金属有机框架的构建[54]
6传统沸石因被刚性四面体氧化物骨架限制，其孔的可调性较低。通过在MOF合成过程中选择合适的结构单元，可形成具有预定形状和功能的空腔固体，大大增强了MOF材料的应用性[56]。例如，在等孔金属有机骨架1（IRMOF-1）中，金属角处的氧化锌团簇是一个连接每个单元格中央的大笼子形成的三维的立方体网络[57]。如图1.2所示，同样具有相同的八面体Zn4O(CO)2团簇，但通过改变有机配体的类型，可以的得到不同结构的IRMOF，比如IRMOF-8，IRMOF-10和IRMOF-14[58]。有机配体的变化不仅会改变孔径，还会赋予MOF材料不同化学功能和客体分子亲和性。例如，IRMOF中有机连接的类型会显着影响材料孔中氢的吸附和扩散[59]。图1.2沿[100]方向（从左往右）观察，IRMOF-1，IRMOF-8，IRMOF-10和IRMOF-14的晶胞结构[58]连接单元和角单元组合的多样性，使MOF的结构种类层出不穷。到目前为止，剑桥结构数据库（CSD）已经含有数千种不同的MOF[60-63]，这个数字只代表可设计材料的一小部分。除了化学、光学、磁和电学性能，MOF大量可调的孔隙、拓扑结构使其在生物医用领域具有可用性。1.3.2金属有机骨架的衍生体金属有机骨架（MOF）具有大的比表面积、共价键和配位键的特点，但其储能困难较多，材料结构不稳定，因此科学家们进行了MOF衍生物材料的开发，以获得具有更好性能和结构的MOF材料。Cté等人[64]利用H、B、C、N和O等轻元素构建了多孔的结晶共价有机框架（COFs）。由于其轻量的结构，COFs在气体存储、光子和催化等领域的应用潜力被广泛研究。这些材料具有坚硬的结构、热稳定性（最高可达600C）和低密度，它们的比表面积超过沸石和多孔
9图1.3沸石咪唑酯金属有机骨架材料的结构单元[66]1.4.2ZIFs在药物载体方面的应用Yaghi等人[66]于2006年合成了ZIF-8（Zn(mim)2，mim=2-甲基咪唑酸盐），此材料具有类似于普通沸石钠盐（sod）的拓扑结构。ZIF-8具有大的孔径（11.6）和高的比表面积（1630m2/g）。此外，和普通沸石相比，ZIFs的孔和腔更易于调节，这些特点都为高效药物输送提供了可能。由于金属配体键相对不稳定，ZIF-8在本质上是可生物降解的，这使得在预期任务完成后能够快速降解和通过代谢排出人体，其中，ZIF-8降解产生的锌元素是人体必需的微量元素之一。研究表明ZIF-8降解性能对溶液的pH值具有较强的依赖性，研究表面其在中性或碱性水溶液中较为稳定，但在酸溶液中会迅速分解。因病变（癌变或炎性）组织往往具有较低的pH值，此特性使ZIF-8在此类病症治疗中具有较好的应用价值。CYSun[92]证明了载有5-氟尿嘧啶（5-FU）的ZIF-8呈现出显著的抗癌能力，并首次报道了ZIFs材料具有pH响应的药物递送行为。MarcusHoop[93]将一种激素胰岛素封装在ZIF-8颗粒中，载药体系相比游离胰岛素呈现出更好的治疗作用。1.5本论文的研究内容本文旨在解决细胞体外扩增环节中的衰老问题，为细胞治疗的临床应用推广提供保障。鉴于常用的抗氧化药物具有易被氧化、生物利用率低且不具有可控释放行为等缺点，本文通过将抗氧化药物（白藜芦醇）负载于具有极高比表面积、生物相容且孔径尺寸可调的金属有机框架物（ZIF-8）中实现对药物的保护和缓释。主要研究内容包括：
本文编号：2951795
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