金纳米棒复合材料的制备及其光热与载药性能研究

发布时间：2020-04-07 06:16

【摘要】：癌症成为一个严重的全球公共卫生问题,威胁着人类的生活。传统的临床治疗方法,如化疗,放疗和手术等都存在严重的局限性,如严重的副作用和较低的治疗效率。为了规避这些局限性,例如,新兴的光介导光热疗法(PTT)已被开发为有希望的肿瘤替代治疗策略。PTT是通过光能转换剂(PTA)将光转换为局部热量来实现的,光热转导剂可以局部杀死肿瘤细胞。与传统的癌症疗法相比,PTT具有几个优点,例如高肿瘤特异性,微创性和低全身毒性。近红外(NIR)激光照射下的PTT变得流行,因为由于NIR光的皮肤和组织的最小吸收,最深10 cm的组织穿透和最小的正常组织侵入。金纳米棒(GNRs)作为研究最多的无机PTA之一,由于其各向异性形状,表现出两个不同的表面等离子共振(SPR)峰,即在～520 nm处的弱横向SPR峰和从可见光跨越的强纵向SPR峰。通过调整纵横比,可以得到近红外区域(NIR,650-1200 nm)。后一种SPR峰值赋予GNR,在NIR激光照射下具有出色的光热效果,可用于PTT和光声成像(PAI)能力。然而,由于它们对残余表面表面活性剂(例如CTAB)的潜在细胞毒性,不满足的光热稳定性和聚集性以及缺乏有效负载保持空间,体内直接使用GNR仍然受到限制。例如,由于Au的低熔点,GNR会在长NIR照射下熔化成球形AuNP,由于吸收峰远离激光波长的移动,它们削弱了它们的PCE和成像特征。本论文以提高金纳米棒的光热稳定性和载药率为原则,采用简单的合成方法制备具有光热稳定性的金纳米棒复合材料,同时实现药物释放和光热治疗的目标。设计合成了三种金纳米棒多功能复合材料,并在光热和药物释放方面的应用开展了初步探索。本论文主要内容包括如下:1.首次使用油酸钠置换金纳米棒表面的表面活性剂(CTAB),继而外延生长了多种稀土氧化物(GNR@Gd2O3),然后用多巴胺(DA)在GNR@Gd2O3表面发生自聚合形成稳定的PDA壳,得到GNR@Gd2O3@PDA多功能复合材料,其中Gd2O3可用于MR、CT成像和药物输送,PDA独特的性能增强了GNR@Gd2O3@PDA复合材料的载药能力和光热转换效率,并具有pH/近红外(NIR)双响应释放特性、光稳定性和独特性分子吸附性能的特点,可应用于药物输送的载体。2.提出了一种简便的合成方法来制备出GNR@Gd2O3@SiO2@CaP多功能核-壳纳米结构。利用软模板法在GNR@Gd2O3表面上合成了介孔二氧化硅(SiO2)壳,然后以聚丙烯酸钙(PAA-Ca)为模板,制备出分散性好的GNR@Gd2O3@SiO2@CaP的核-壳纳米结构,其中CaP复合纳米结构具有较高的载药量,并对所制备的纳米结构进行药物负载以及光热升温等方面的测试,结果表明该材料在这两方面均具有出色的性能表现,为其在生物医药领域的应用提供了可行性3.采用简单温和的制备方法合成了 GNR@SiO2@MnO2多功能纳米复合材料。利用金纳米棒溶液中的CTAB作为合成SiO2的模板剂,使前驱体TEOS与CTAB之间通过正负电荷相互作用而形成GNR@SiO2,通过调控CTAB的量,最后形成介孔结构。为了防止DOX从GNR@SiO2介孔中泄漏,使MnO2纳米片与GNR@SiO2纳米材料结合,形成GNR@SiO2@MnO2纳米复合材料。其中,金纳米棒的存在,可以用于光热治疗;二氧化硅是介孔结构可用于载药;MnO2纳米片具有pH/GSH双响应性,可用于药物缓释。因此,合成的GNR@SiO2@MnO2复合纳米材料是多功能的,能够兼聚每种复合纳米结构的特点,同时具有载药和pH/GSH双响应药物释放的能力。
【图文】：

合得到聚多巴胺复合材料，并通过与其他治疗方法相结合，从而改善光热具有重大的意义。因此，多功能 PDA 复合材料可以满足作为多模诊断治。为重要的是，聚多巴胺不仅显示了良好的生物相容性和亲水性，而且为产杂化材料提供了重要的平台[26, 38]。Xiang 等人报道了一种新的“配位竞争诱构建聚合物中空 PDA 纳米结构[39]。他们利用 2-甲基咪唑和多巴胺之间与位能力，引起 ZIF-8 的分解和多巴胺的聚合，并把金纳米棒整合到中空 壳内，制备出包覆金纳米棒的中空聚多巴胺纳米结构（GNRs@PDA NC示。由于金纳米棒和 PDA 的存在，，赋予了 GNRs@PDANCT 中空纳米结构能和良好的生物相容性。所制备的 GNRs@PDA NCTs 显示出了非常出色力，同时具备很高的载药量药和激光诱导药物释放能力，且负载了抗癌药在 808 nm 激光的照射下，用于体外细胞、裸鼠体内实验中均呈现出非常杀伤效果。

多巴胺胶囊是一种良好的药物缓释材料，不仅具有高的水溶性、优良的生物降解性，而且其空腔和表面结构能高负载药物分子。崔等人设计了一种DA胶囊体系，首先通过DOX和硫醇化的聚甲基丙烯酸与pH可裂解的腙键通过硫醇-儿茶酚反应将其固定在 PDA 胶囊上[40]。从图 1-2 可以看出这些织下的 pH 几乎没有 DOX 释放，但在内体/溶酶体 pH=5 的条件下 DOX 的 80%以上。因此，用这种药物运载体系能提高治疗效率同时减少由化疗药作用。
【学位授予单位】：河南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ460.1;TB33

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本文编号：2617554