基于水溶性共轭荧光材料的生物传感、肿瘤靶向细胞成像及载药研究

发布时间：2017-09-29 17:12

  本文关键词：基于水溶性共轭荧光材料的生物传感、肿瘤靶向细胞成像及载药研究

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【摘要】：水溶性共轭材料由于其优异的吸光能力、分子导线效应、超分子自组装性能和良好的生物相容性等诸多优点,近年来在荧光传感、生物成像和诊疗等方面引起了广泛的研究兴趣。目前,虽然有机染料、荧光量子点和纳米金等材料已经被广泛用于荧光成像研究,但荧光染料标记由于光漂白不适于长期观察,量子点又具有较高的细胞毒性。水溶性共轭材料既具有良好荧光效率和光稳定性,又具有较低细胞毒性,可通过超分子自组装形成纳米材料,因此可望在生物成像和纳米载药中具有广泛的应用前景。研究表明,水溶性共轭材料目前在生物传感应用中需要加强特异性识别,在生物成像和纳米载药应用中则需要获得红光/近红外波段激发和发射的材料,并提高靶向性。因此,本论文在传感和成像体系中引入生物体内的天然物质透明质酸,通过透明质酸与特异性受体CD44蛋白的相互作用,模拟生物体系的多点识别模式进行传感检测;并且基于肿瘤细胞病变局部CD44表达明显升高的现象,进行肿瘤靶向细胞成像和诊疗的应用探索。本论文主要以水溶性共轭聚合物、水溶性共轭寡聚物、透明质酸及抗癌药物阿霉素等为原料,设计并制备了可用于生物传感,靶向载药及生物成像的复合纳米粒子。本论文的主要工作如下:(1)建立了一种基于阳离子型水溶性共轭聚合物/透明质酸复合探针定量检测透明质酸酶的新方法。在带有负电荷的透明质酸上连接抗癌药物阿霉素,与带相反电荷的共轭聚合物通过静电和疏水作用等自组装,形成粒径分布在30-50 nm左右的纳米粒子。在该纳米粒子中,由于电子转移,共轭聚合物的荧光被阿霉素猝灭;当加入透明质酸酶时,它可以将透明质酸水解成片段,使透明质酸与共轭聚合物之间的静电作用力减弱,使两者之间的距离增大,阿霉素被释放,共轭聚合物的荧光恢复。该方法操作简便、快速且具有较好的灵敏度和特异性,透明质酸酶的检测限可达0.075 U/mL,而且我们用该方法检测人尿液中透明质酸酶的含量。并且,通过透射电镜等对该纳米粒子尺寸和形貌进行了表征,并将该纳米粒子通过CD44受体介导靶向进入肿瘤细胞,成功应用于对人宫颈癌细胞Hela的肿瘤靶向载药及细胞成像中。(2)以2,1,3-苯并噻二唑作为电子受体,两端以支链含亲水性羧基的芴作为电子给体,以苯乙烯作为共轭桥骨架,设计并制备了D-π-A-π-D结构的水溶性共轭寡聚物,其最大荧光发射峰在580 nm。然后,将该共轭寡聚分子通过胱胺连接到透明质酸上,通过具有疏水性共轭结构的寡聚分子、阿霉素和亲水性的透明质酸之间的自组装作用制备得到水溶性共轭寡聚物-透明质酸/阿霉素(M1-HA/Dox)纳米粒子。肿瘤细胞中过度表达的透明质酸酶及谷胱甘肽将能够分别降解该纳米粒子中的透明质酸及连接M1和HA的双硫键,从而同时实现靶向荧光成像和药物控释。
【关键词】：水溶性共轭荧光材料 透明质酸 自组装 传感 肿瘤靶向 细胞成像
【学位授予单位】：南京邮电大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O657.3;TQ460.4
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第一章 绪论9-32
• 1.1 引言9-10
• 1.2 共轭聚合物10-19
• 1.2.1 共轭聚合物的结构分类和性质10-13
• 1.2.2 水溶性共轭聚合物在生物传感领域的应用13-18
• 1.2.3 水溶性共轭聚合物在荧光成像领域的应用18-19
• 1.3 有机双光子材料19-24
• 1.3.1 双光子吸收的基本理论19
• 1.3.2 有机双光子材料的结构与分类19-21
• 1.3.3 有机双光子材料在荧光成像领域的性质和应用21-24
• 1.4 透明质酸24-29
• 1.4.1 透明质酸的结构和性质24-25
• 1.4.2 透明质酸在靶向载药中的应用25-29
• 1.5 透明质酸酶29-31
• 1.5.1 透明质酸酶的荧光检测方法30-31
• 1.6 本论文的设计思路31-32
• 第二章 阳离子型共轭聚合物/透明质酸-阿霉素复合物用于透明质酸酶的检测及肿瘤靶向成像和药物输送研究32-47
• 2.1 背景介绍32
• 2.2 试剂与仪器32-33
• 2.2.1 试剂32-33
• 2.2.2 仪器33
• 2.3 实验过程33-36
• 2.3.1 HA-Dox的制备33-34
• 2.3.2 HA-Dox中Dox的含量的测定34
• 2.3.3 PFEP和HA-Dox的光谱表征34
• 2.3.4 PFEP和HA-Dox最适浓度配比的选择34
• 2.3.5 透明质酸酶的检测34
• 2.3.6 特异性研究34-35
• 2.3.7 人尿液样本中透明质酸酶含量的测定35
• 2.3.8 透明质酸酶存在下PFEP/HA-Dox复合物中Dox的体外释放35
• 2.3.9 PFEP/HA-Dox纳米粒子的制备35
• 2.3.10 细胞成像35-36
• 2.4 结果与讨论36-46
• 2.4.1 透明质酸酶检测原理36-37
• 2.4.2 HA-Dox中Dox的含量的测定37-38
• 2.4.3 PFEP和HA-Dox的光谱表征38
• 2.4.4 PFEP和HA-Dox最适浓度配比的选择38-40
• 2.4.5 透明质酸酶的检测40-42
• 2.4.6 特异性研究42
• 2.4.7 人尿液样本中透明质酸酶含量的测定42-43
• 2.4.8 透明质酸酶存在下PFEP/HA-Dox复合物中Dox的体外释放43-44
• 2.4.9 PFEP/HA-Dox纳米粒子的表征和细胞实验44-46
• 2.5 本章小结46-47
• 第三章 水溶性共轭寡聚物的设计、制备及水溶性共轭寡聚物/透明质酸/阿霉素纳米粒子的构建47-60
• 3.1 背景介绍47
• 3.2 试剂与仪器47-49
• 3.2.1 试剂47-48
• 3.2.2 综合表征与仪器48-49
• 3.3 实验步骤49-52
• 3.3.1 M1和M2的合成路线及实验过程49-52
• 3.3.2 胱胺修饰透明质酸（HA-SS）52
• 3.3.3 HA-SS-M1的制备52
• 3.3.4 水溶性共轭寡聚物-透明质酸/阿霉素纳米粒子(M1-HA/Dox)的构建52
• 3.4 结果与讨论52-59
• 3.4.1 M1和M2合成与结构表征52-55
• 3.4.2 M1、M2及中间产物的光物理性质55-56
• 3.4.3 水溶性共轭寡聚物-透明质酸/阿霉素纳米粒子(M1-HA/Dox)的表征56-59
• 3.5 本章小结59-60
• 第四章 总结与展望60-62
• 参考文献62-68
• 附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文68-69
• 附录2 攻读硕士学位期间申请的专利69-70
• 致谢70

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