硒掺杂铌酸钾钠生物陶瓷的制备及其抗肿瘤研究

发布时间：2020-06-18 13:28

【摘要】：骨肿瘤和恶性黑色素瘤严重影响患者的生命健康,目前临床上治疗这两种恶性肿瘤皆是先对患者进行外科手术治疗,彻底切除肿瘤组织;并在术后辅助化学治疗和放射治疗,防止肿瘤细胞的残留及转移,但是化疗和放疗的毒副作用很大。对于骨肿瘤来说,临床治疗还会造成不可修复的骨缺损。因此,构建硒掺杂铌酸钾钠生物陶瓷实现骨缺损的填充,并利用陶瓷片的压电特性和释放的Se元素实现电疗和药物治疗的有效结合达到抗癌的目的。对于恶性黑色素瘤来说,构建硒掺杂铌酸钾钠陶瓷,利用陶瓷粉末的光催化性能和释放的Se元素可实现光动力疗法和药物治疗的有效结合达到抗癌的目的。本课题主要研究内容如下:(1)利用硒掺杂铌酸钾钠(KNN-Se)陶瓷的压电特性和硒元素(Se)抗肿瘤特性实现电疗和药物治疗协同抗骨肉瘤的目的,并实现骨缺损的填充。通过对陶瓷片的成分、结构和形貌进行分析,证明Se元素成功掺杂到KNN晶体结构中,导致陶瓷片的表面颗粒尺寸变大。随着Se元素掺杂量的增加,极化后陶瓷片的压电常数d_(33)从80 pC/N先升到120 pC/N,再降到80 pC/N,硒掺杂量为6%的陶瓷片为最高,即120 pC/N,并且极化后陶瓷片的表面电势比极化前高出3倍。极化前后的陶瓷片在pH 5.0的PBS中Se元素的释放量比在pH 7.4的PBS中会高出1.5倍,并且极化后的陶瓷片的Se元素的释放量比极化前会有所增加。研究了极化前后陶瓷片对骨肉瘤细胞活性、肿瘤细胞的形态、凋亡和坏死情况、及活性氧的影响规律,证明极化后的Se掺杂量为6%的陶瓷片对肿瘤细胞的杀死作用最强,其细胞存活率是极化前的一半,是未掺杂Se元素的1/3。其活性氧产量与极化前相比高出2倍,并与未掺杂Se元素相比高出4倍。并且KNN-Se压电特性生物陶瓷对正常成骨细胞无明显的毒性。本研究为治疗骨肿瘤提供一种新的研究思路。(2)利用硒掺杂量为6%铌酸钾钠生物陶瓷(KNN-6%Se)的光催化性能和Se元素抗肿瘤性能实现将光动力治疗和药物治疗协同抗恶性黑色素瘤的目的。通过陶瓷粉末的成分、结构和形貌进行分析,证明Se元素成功掺杂到陶瓷的晶体结构中,导致KNN陶瓷粉末粒径变大,粉末的光催化性能提高。掺硒陶瓷粉末在pH 5.0的PBS中Se元素的释放量比在pH 7.4的PBS中高出2倍,并且在光照条件下比在避光条件下Se元素的释放量有所增加。研究了在光照和避光条件下陶瓷粉末对恶性黑色素瘤细胞活性、凋亡和坏死情况、及活性氧的影响规律,掺硒陶瓷粉末在光照条件下对肿瘤细胞的杀死作用最强,其细胞存活率是避光条件下的一半,是未掺杂硒元素的1/3。其活性氧产量与避光条件下相比高出2倍,并与未掺杂Se元素相比高出6倍。陶瓷粉末在光照条件下发生光催化反应产生活性氧物质,进入细胞内,使肿瘤细胞凋亡;而释放的硒元素是进入肿瘤细胞内部,促进细胞产生ROS,从而使肿瘤细胞凋亡。并且陶瓷粉末对正常人脐静脉内皮细胞无明显的毒性。本研究为治疗恶性黑色素瘤提供一种新的研究思路。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318.08;TQ174.1
【图文】：

过压电力显微镜观察可知，胶原纤维具有压电特性，且该压电特性具性，随胶原纤维取向呈周期性变化[42] 1-1 High-resolution piezoresponse force microscopy images showing piezoheterogeneity in single collagen fibrils[42]

压电力显微镜观察可知，胶原纤维具有压电特性，且该压电特性具性，随胶原纤维取向呈周期性变化[42] High-resolution piezoresponse force microscopy images showing piezoheterogeneity in single collagen fibrils[42]

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本文编号：2719313