基于量子点的多功能基因载体的构建

发布时间：2017-07-07 14:36

  本文关键词：基于量子点的多功能基因载体的构建

  更多相关文章： 基因载体 形貌 PGEA 量子点 金纳米棒

【摘要】：基因治疗对先天基因缺陷以及获得性疾病的治疗表现出巨大的潜力,具有较高基因转染效率和较低细胞毒性的基因载体是基因治疗用于临床的前提条件。量子点(QDS)耐光性强、量子产率高、尺寸可调、发射峰较窄,这些特性使得量子点可以作为理想的探针用于生物过程的研究。此外,将不同组分、结构及性质的纳米材料构建在同纳米基元中可以获得多功能纳米材料,实现成像功能的互补并集多种治疗方式于一体。因此本文构建基于量子点的多功能基因载体,实现成像与治疗一体化。主要的研究内容如下：1、纳米颗粒的尺寸、形貌及表面功能化基团都会影响其生物行为,本文研究了不同形貌的二氧化硅包覆量子点(QDs@SiO2)纳米颗粒对细胞吞噬及转染效率的影响。采用一种简单的方法,以氨水作为催化剂,调控正硅酸四乙酯(TEOS)的水解与缩合得到具有不同长径比的蠕虫状QDs@SiO2纳米颗粒。接着通过原位原子转移自由基聚合(ATRP)及开环反应将BUCT-PGEA(乙醇胺功能化的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯)刷接枝在QDs@SiO2表面,构建具有不同长径比的QDs@SiO2-PGEA复合纳米颗粒,用于基因传递及监测,尤其是长时间示踪,并研究载体形貌对转染效率的影响。结果表明长径比较大的QDs@SiO2-PGEA的基因转染效率最高,可能是因为此结构有利于细胞吞噬；此外,利用量子点本身的荧光特性对QDs@SiO2-PGEA/pDNA复合物在细胞内的传递过程进行了研究。2、多模态成像和多种治疗方式的的协同效应会使得肿瘤治疗更加准确有效。将金纳米棒(Au NR)包覆于二氧化硅,并在表面修饰QDs,得到Au NR@SiO2-QDs (ASQ),并以此为基体将CD-PGEA (PGEA阳离子聚合物修饰的环糊精)组装在其表面构建具有光热开关响应性的多功能基因载体ASQ-PGEA,它比CD-PEGA的转染效率更高。此外,实验结果表明装载有阿霉素(DOX)的ASQ-PGEA (ASQ-PGEA-DOX)能有效地将抑瘤基因p53导入细胞并在近红外光刺激下引起温度上升,使得CD-PGEA从ASQ表面离去进而促使药物释放,实现基因治疗、光热治疗、药物治疗的协同治疗,表现出优异的抗肿瘤效果。同时,利用Au NR及QDs的光学特性实现了体内外荧光/光声/电子计算机断层扫描的多模态成像。
【关键词】：基因载体 形貌 PGEA 量子点 金纳米棒
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R450;TB383.1
【目录】：

• 摘要4-6
• ABSTRACT6-16
• 第一章 绪论16-34
• 1.1 基因治疗16-22
• 1.1.1 基因治疗简介16-17
• 1.1.2 基因传递过程17-18
• 1.1.3 聚合物阳离子基因载体18-20
• 1.1.4 有机/无机复合阳离子基因载体20-22
• 1.2 量子点在生物医学中的应用22-29
• 1.2.1 量子点22-23
• 1.2.2 量子点的光学性质23-24
• 1.2.3 量子点在成像中的应用24-27
• 1.2.4 量子点基因载体27-29
• 1.3 多功能纳米基因载体29-32
• 1.3.1 热疗功能29
• 1.3.2 载药29-30
• 1.3.3 成像功能30-31
• 1.3.4 金纳米棒31-32
• 1.3.5 无机异质纳米颗粒32
• 1.4 本课题的立题意义32-34
• 1.4.1 蠕虫状量子点/二氧化硅的可控合成、表面修饰及生物应用33
• 1.4.2 PGEA修饰的Au NR@SiO_2-QDs用于多模态成像与治疗33-34
• 第二章 蠕虫状量子点/二氧化硅的可控合成、表面修饰及其生物应用34-54
• 2.1 前言34-35
• 2.2 材料和仪器35-36
• 2.2.1 材料35-36
• 2.2.2 实验仪器和设备36
• 2.3 实验方法36-40
• 2.3.1 Cd_xZn_(1-x)Te/CdS量子点的制备36-37
• 2.3.2 不同形貌的CdZnTe/CdS@SiO_2(QDs@SiO_2)的制备37
• 2.3.3 QDs@SiO_2-PGEA的制备37-38
• 2.3.4 QDs@SiO_2及QDs@SiO_2-PGEA的表征38
• 2.3.5 QDs@SiO_2-PGEA/pDNA复合物的表征38
• 2.3.6 细胞毒性测试38-39
• 2.3.7 体外转染效率测试39
• 2.3.8 细胞吞噬39-40
• 2.4 结果与讨论40-52
• 2.4.1 不同形貌的QDs@SiO_2的制备40-42
• 2.4.2 不同形貌的QDs@SiO_2-PGEA的制备42-44
• 2.4.3 QDs@SiO_2-PGEA对DNA的包裹能力44-47
• 2.4.4 QDs@SiO_2-PGEA的细胞毒性47-48
• 2.4.5 体外基因转染测试48-50
• 2.4.6 细胞内吞50-52
• 2.5 本章小结52-54
• 第三章 聚合物修饰的金纳米棒/二氧化硅/量子点复合纳米颗粒用于多模态成像与治疗54-76
• 3.1 引言54-55
• 3.2 材料和仪器55-56
• 3.2.1 材料55-56
• 3.2.2 实验仪器和设备56
• 3.3 实验方法56-60
• 3.3.1 Au NR@SiO_2@QDs(ASQ)的制备56-57
• 3.3.2 ASQ-PGEA的合成57-58
• 3.3.3 ASQ和ASQ-PGEA的表征58
• 3.3.4 ASQ-PGEA/pDNA复合物表征58
• 3.3.5 细胞毒性测试58
• 3.3.6 体外基因转染测试58
• 3.3.7 细胞内吞58
• 3.3.8 药物装载及CD-PGEA的固定58-59
• 3.3.9 ASQ-PGEA的光热效应及近红外光诱导下的药物释放59
• 3.3.10 体外/体内抗肿瘤效应59-60
• 3.3.11 体外/体内的CT、PA及FL成像60
• 3.4 结果与讨论60-74
• 3.4.1 ASQ-PGEA的表征分析60-64
• 3.4.2 ASQ-PGEA/pDNA络合物表征64-65
• 3.4.3 细胞毒性分析65
• 3.4.4 转染效率评价65-67
• 3.4.5 细胞内吞67-69
• 3.4.6 ASQ-PGEA的光热效应69-70
• 3.4.7 近红外光刺激药物释放70-72
• 3.4.8 基因治疗、光热治疗、药物治疗的协同效应72-73
• 3.4.9 体外/体内多模态成像73-74
• 3.5 本章小结74-76
• 第四章 主要结论76-78
• 参考文献78-88
• 致谢88-90
• 研究成果90-92
• 导师及作者简介92-93
• 附件93-94

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