二维MXenes复合纳米材料合成及其光热光动力双功能诊疗研究

发布时间：2020-04-14 09:27

【摘要】：二维过渡金属碳化物(MXenes)具有二维层状,稳定骨架结构,活泼的表面负载、高比表面积等丰富的物理化学性质,是非常有前景的纳米材料。介孔二氧化硅材料(mSiO_2)具有高孔容、易于表面修饰和良好的生物相容性,成为极具应用潜力的的保护和载体材料。以MXenes为载体,利用MnO_x、mSiO_2、光敏剂和主动靶向剂修饰改性,结合多重光治疗方法,制备抗肿瘤药物,有效提升消除肿瘤的效率。在本研究中,我们报道了合理构建具有多重光子响应的复合多功能纳米系统,以实现同时具有主动靶向、肿瘤微环境敏感、光动力治疗和光热治疗协同治疗的效果。首先通过两步液相剥离法成功制备了Nb_2C MXenes,将MnO_x预负载至Nb_2C并进行mSiO_2包裹。通过表面修饰工程对MnO_x/Nb_2C@mSiO_2纳米片进行修饰使其稳定保存在生理溶液中。靶向多肽的络合使得MnO_x/Nb_2C@mSiO_2-RGD纳米片在肿瘤细胞中富集,提高药物的治疗效果。介孔结构满足其他药物负载的可能,同时Ce6作为光敏剂使整个体系为实现PDTPTT协同治疗的提供了良好的基础。其次通过根据朗伯定律计算出Ce6/MnO_x/Nb_2C@mSiO_2-RGD复合纳米片的消光系数为31.68 L g~(-1)cm~(-1)。根据Roper等人的报告计算出其光热转换效率为26.21%。同时升温曲线显示,50μg mL~(-1)溶液温度在8 min照射达到58℃。表明复合纳米片可以有效地且快速进行光转换成热能。O_2微传感器检测溶液中的O_2含量,O_2可缓解肿瘤微环境的乏氧问题,同时增强光动力效应。紫外可见吸收光谱测试~1O_2的产生,显示Ce6/MnO_x/Nb_2C@mSiO_2-RGD复合纳米片的良好的光动力效应。之后通过体外细胞实验验证Ce6/MnO_x/Nb_2C@mSiO_2-RGD复合纳米片的体外PDTPTT协同治疗效果。体外细胞毒性实验说明适当浓度的Ce6/MnO_x/Nb_2C@mSiO_2-RGD复合纳米片对U87细胞没有明显的毒性。由于Ce6/MnO_x/Nb_2C@mSiO_2-RGD复合纳米片主动靶向U87肿瘤细胞,主动在细胞内富集,导致注射低浓度Ce6/MnO_x/Nb_2C@mSiO_2-RGD复合纳米片就可以满足光热和光动力协同杀伤肿瘤细胞要求。最后构建了体内移植胶质瘤小鼠模型,通过对注射药物的小鼠血液和组织切片分析确认适量的复合纳米片对小鼠无明显的损伤。复合纳米片表面RGD靶向U87胶质瘤,通过在小鼠体内肿瘤细胞细胞内和各组织中Ce6/MnO_x/Nb_2C@mSiO_2-RGD含量的测定,确认药物在肿瘤细胞内的富集。不同的治疗后,双光子治疗系统对肿瘤组织的杀伤效果明显优于单一光治疗的。并且无肿瘤残留,无复发的现象。治疗结束时肿瘤重量也表现出理想的靶向协同增强的PDTPTT治疗神经胶质瘤效果。
【图文】：

图 1-1 MXenes 结构示意图[11]于 MXenes 的性质起着决定性的作用[13]，通过化面暴露的金属位点 M 原子使得 MXene 可能比性质更易结合溶液中—OH、—F、O2-等官能团官能团，使其具有亲水性又易与其他表面建特的表面结构性质同时综合了陶瓷材料和金属 Li 离子电池、超级电容器、燃料电池质子交换、电化学催化生物医学等诸多领域具有广泛的制备方法过剥离 MAX 相中结合较弱的 A 层元素得到。相刻蚀、高温分解和气相刻蚀进行制备[14]。但体和环境有害的废液、废气，因此开发绿色的研究领域的新方向。

图 1-2 氢氟酸蚀刻法制备 MXene 的过程图[10]用氢氟酸蚀刻法制备的 MXenes，具有较为完整结构，，比较适合作目前已经制备了许多 MXenes，如 Ti3C2、Ti2C、Nb2C、(Ti0.5，NCr0.5)3C2、Ti3CN、Ta4C3和 V2C[15-17]。然而，并不是所有的 MAX氢氟酸蚀刻法剥离 A 层得到 MXenes。来 HF 刻蚀，还有两种的原位酸刻蚀法可以得到 MXenes，分别为 L及 NH4HF2刻蚀。Ghidiu 等人[18]利用 HCl 和 LiF 的混合酸溶液在刻 Ti3AlC2，成功制备出横向尺寸大、数量多、质量好的 Ti3C2Tx。l 和 LiF 的蚀刻更加温和，同样也可以用 NaF、NaK 与 HCl 的混合lim 等人[19]使用较温和的 NH4HF2蚀刻 Ti3AlC2，在室温下利用阳离慢进行蚀刻，制备出分布均匀和透明度高的 Ti3C2Tx原子层。 高温分解法高温下，真空加热会使 Mn+1Xn层形成三维 Mn+1Xn岩盐型结构，从AX 相中 A 层元素选择性损失[20-22]。高温分解法即在真空高温下，
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R739.41;R-332;TQ460.4;TB383.1

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本文编号：2627151