光催化还原制备诊疗一体化金属纳米探针及其在生物医学中的应用

发布时间：2020-08-25 17:19

【摘要】：癌症严重威胁着人类的健康与生命。特别是在发展中国家,由于有效筛查技术少、早期诊断技术水平低等因素导致癌症发现时普遍偏晚,再加上肿瘤治疗效果差且副作用大、复发转移率高、精准性差等原因导致肿瘤治疗难度更大。因此探索安全、简便的诊疗技术对提高癌症患者的生存率有着非常重要的意义。具有多模态成像特点的纳米探针可以为肿瘤早期诊断提供影像数据,进而为其治疗提供依据。在这些多模态成像中,研究者一般都通过设计多功能造影剂探针,实现不同成像信息来源于同一造影剂探针,通过这种集成便可将各种单一成像模态的优势结合,获取更多的疾病信息。由于肿瘤的早期诊断可以大大提高患者的存活率,而多模态成像不仅有助于减少检查次数,降低服用成像造影剂的剂量,更可获得多维度信息,因此对于提高早期诊断的准确率,降低误诊风险有着巨大帮助。因此将多模态成像运用于肿瘤的早期诊断与疗效监测成为发展的必然趋势。在肿瘤的治疗方面,除了手术、放疗和化疗等传统手段外,光热治疗作为肿瘤治疗的一种有效手段引起人们的广泛关注。有研究者将光热治疗和药物治疗结合起来,通过联合作用杀死肿瘤。临床研究表明,热疗不但对肿瘤细胞有直接的毒杀效应,还可以明显增强化疗的疗效,抑制和预防恶性肿瘤的复发和转移,主要是热疗在杀死肿瘤细胞的同时,还有助于化疗药物进入肿瘤组织增加化疗药物的细胞毒性。因此这种双模式联合治疗越来越受到研究者的关注。诊疗一体化的多功能复合型纳米探针得到越来越多的研究者的关注,本论文利用纳米技术成功制备了多种双模态成像与双模态治疗的纳米探针,为探索新型的治疗一体化探针提供了新的思路,有望为肿瘤早期诊断和治疗提供依据。研究分为以下几个部分:(1)以柠檬酸为碳源,尿素作为氮源,通过水热法制备出N掺杂的石墨烯量子点(N-GQD)。N-GQD尺寸均匀,大小约为5 nm左右;两个荧光发射峰中可见光区的荧光发射量子产率为49.75%,而近红外区为2.49%;其光热转换效率为62.53%。同时该探针还具有较低的细胞毒性和光声响应能力,在偶联FA后可在单一材料上实现细胞双模态成像与靶向治疗。(2)通过一种简单快捷的方法一步制备了一种具有光声和CT双模式成像能力,以及化疗和光热联合治疗的靶向性多功能纳米探针。该探针以石墨烯量子点与氯金酸为基本材料,经紫外光照射1 min后即可形成尺寸约50 nm的石墨烯量子点包裹的纳米金球簇。该多功能纳米探针具有良好的分散性和稳定性,优良的光声与CT造影性能,较高的光热转换效率以及较低的细胞毒性。体外和体内实验结果表明,该多功能探针可对叶酸受体高表达的肿瘤进行靶向性PAI和CT双模态成像,同时可利用近红外光与肿瘤的酸性环境实现DOX的可控释放,达到药物和光热联合治疗目的,且效果显著优于单一模式治疗。(3)通过光催化还原法一步合成了包裹有铋单质颗粒的纳米水凝胶探针。一系列表征证明我们合成的纳米水凝胶探针尺寸约为35-80 nm,其内负载有5 nm左右的铋单质颗粒;水凝胶探针具有良好的稳定性和分散性,较高光热转换效率以及低毒性等特点;其经过简单的离心洗涤吸附抗肿瘤药物DOX后,即可得到集CT和光声双模态成像与双模态治疗为一体的多功能纳米探针。该探针可通过EPR效应在肿瘤部位富集,且经激光照射后探针不但可以产生光热效应杀死肿瘤细胞,还可以使纳米水凝胶崩解完全释放药物,达到药物和光热联合治疗目的。(4)以具有高安全性且价格低廉的胃药丽珠得乐(1 RMB/g)作为唯一原料,通过紫外光照射后一步法合成了具有CT/光声双模态成像功能的纳米铋球簇。表征可知该纳米铋球簇尺寸均一,稳定性好,光热转换效率高,毒性低。其经过简单的离心洗涤,吸附抗肿瘤药物DOX后,可直接用于动物实验。实验证明探针可以通过EPR效应被肿瘤细胞吞噬,同时可利用近红外光与肿瘤的酸性环境实现负载的抗肿瘤药物DOX可控释放,达到药物和光热联合治疗目的。本论文重点致力于探索简单方法,使用常见安全的原料,合成廉价安全稳定有效的多功能纳米探针,包括多模态成像,多模态治疗,靶向性等功能,为探索新型的治疗一体化探针提供了新的思路,有望为肿瘤早期诊断和治疗提供依据。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318.08;R730.3;R730.4
【图文】：

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本文编号：2803974