基于立方体氧化铁纳米颗粒的磁性复合微纳米球的合成及其生物应用
发布时间：2021-06-13 14:00
为了满足不同应用领域的需求,将多种功能性纳米材料作为结构单元有机地整合到同一个结构中制备出多功能纳米材料是当前的研究热点。磁性纳米材料是一种重要的功能性结构单元,如何将磁性氧化铁纳米颗粒与其它功能材料有序地结合并开发其应用引起了生物医学等领域研究者广泛的关注。本工作中,我们基于高性能的四氧化三铁纳米立方体在纳米和微米的两个尺度上进行有序组装,制备出一系列磁性微/纳米球。具体研究成果如下:首先,运用高温分解法合成出磁性的立方体氧化铁纳米颗粒（FION）和磷化铟量子点,并运用嵌段共聚物PEG-b-PHEP进行修饰,制备出磁性荧光纳米胶束(MFMPHEP)。对该磁性荧光纳米胶束的形貌,表面电位和粒径进行了系统的测试。可以通过运用外磁场操控这种磁性纳米组装体,显示出良好的磁靶向性以及光响应性。磁性荧光纳米胶束MFMPHEP在外磁场的作用下在肿瘤区域富集,其T2核磁共振造影性能也为体内磁共振示踪提供了可能。与此同时,磁性荧光纳米胶束在交变磁场中显示出显著的升温效果,可用于肿瘤的磁共振成像-磁热疗的诊疗一体化。进一步,基于FION进...
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同形貌的磁性氧化铁纳米颗粒Fig1.1Magneticironoxidenanoparticleswithdifferentmorphologies
合肥工业大学硕士学位论文6图1.2磁性氧化铁纳米颗粒在生物医学中的应用Fig1.2Applicationofmagneticironoxidenanoparticlesinbiomedicine1.3.1磁控药物传递与释放在生物体内，磁性氧化铁纳米颗粒可以通过主动或被动地向目标器官，组织或细胞传递并且释放其携带的活性化合物（药物分子）。主动靶向主要依赖于磁性氧化铁纳米材料表面修饰的配体与靶向器官，组织以及细胞上的某些受体特异性结合，进而达到了药物传递与释放[38]。另一方面，被动靶向主要依赖于增强的渗透和保留效应(EPR效应)，促进了这些磁性氧化铁纳米材料在血管系统受损部位的形成扩散和积累，从而进行药物传递和释放。最重要的是，药物递送可以结合磁加热来控制药物释放，并结合核磁共振成像来跟踪治疗和分析颗粒的生物分布，降解[39]。传统的药物传递方法依赖于人体固有的生物传递过程，如血液流动、组织基质的渗透和细胞摄龋在数百万年的进化过程中，这些过程已经被完善，为身体的所有细胞提供了有效的氧气和营养。但是，它们不利于许多治疗药物的传递，尤其是癌症化疗药物。许多化疗药物的治疗指数较低，主要原因是化疗药物同时对癌细胞和正常细胞都是有毒的。化疗药物通常分布于全身，可引起一系列的不良反应，限制了癌症患者的治疗选择[40]。因此，磁性靶向治疗吸引了学者们进行广泛的研究活动，其目标是通过磁场引导药物分子载体，使其优先积累在靶组织中，从而有助于减少其药物的副作用。在磁靶向技术中，先通过物理吸附或化学结合的方式将磁性氧化铁纳米颗粒与药物分子相结合，然后磁性氧化铁纳米颗粒进入体内循环后，
合肥工业大学硕士学位论文8图1.3阿霉素磁性靶向载体在临床上的应用Fig1.3Clinicalapplicationofmagnetictargetedcarriers-doxorubicin磁性靶向已被广泛应用于基因传递。事实上，“磁分离”一词是为了利用磁场来提高遗传物质的转染效率而创造的。关于使用磁转染在培养细胞中，特别是在那些使用常规基因递送方法难以转染的细胞中实现高转染效率的报道已有很多了。设计用于磁转染的磁性氧化铁纳米颗粒通常表面会修饰阳离子聚合物，例如聚乙烯亚胺（PEI）或阳离子脂质，用于通过静电相互作用吸附siRNA或DNA质粒。再通过外加磁场可以使离子集中在细胞表面，从而增强细胞对其携带的核酸的吸收效果。同时在被细胞内化后，阳离子进一步破坏核内体的稳定性，将从核内释放到细胞质中。磁性靶向还可以改善体内基因传递。例如，在小鼠模型中，siRNAs与含有磁性氧化铁纳米颗粒的脂质体混合后，可以通过磁靶向准确到达皮下肿瘤，从而抑制肿瘤的生长。临床研究表明，人体中的磁性靶向需要磁场详细的计算与设计，其中要考虑磁体的排列，目标组织的解剖结构以及注射磁性氧化铁纳米颗粒的药代动力学，要完全实现临床化，仍然面临着巨大地挑战。与此同时，癌症免疫治疗、治疗性基因组编辑等新兴医学领域都为磁靶向的应用提供了新的机遇[47]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ferrimagnetic m PEG-b-PHEP copolymer micelles loaded with iron oxide nanocubes and emodin for enhanced magnetic hyperthermia–chemotherapy[J]. Yonghong Song,Dongdong Li,Yang Lu,Kun Jiang,Yi Yang,Yunjun Xu,Liang Dong,Xu Yan,Daishun Ling,Xianzhu Yang,Shu-Hong Yu. National Science Review. 2020(04)
[2]趋磁细菌多样性与应用研究进展[J]. 方元,张同伟,曹长乾,田杰生,林巍. 中国生物工程杂志. 2019(12)
[3]磁性纳米材料的生物医学应用进展[J]. 唐倩倩,张艺凡,和媛,彭明丽,翟高红,樊海明. 生物化学与生物物理进展. 2019(04)
本文编号：3227661
【文章来源】：合肥工业大学安徽省 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：86 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
不同形貌的磁性氧化铁纳米颗粒Fig1.1Magneticironoxidenanoparticleswithdifferentmorphologies
合肥工业大学硕士学位论文6图1.2磁性氧化铁纳米颗粒在生物医学中的应用Fig1.2Applicationofmagneticironoxidenanoparticlesinbiomedicine1.3.1磁控药物传递与释放在生物体内，磁性氧化铁纳米颗粒可以通过主动或被动地向目标器官，组织或细胞传递并且释放其携带的活性化合物（药物分子）。主动靶向主要依赖于磁性氧化铁纳米材料表面修饰的配体与靶向器官，组织以及细胞上的某些受体特异性结合，进而达到了药物传递与释放[38]。另一方面，被动靶向主要依赖于增强的渗透和保留效应(EPR效应)，促进了这些磁性氧化铁纳米材料在血管系统受损部位的形成扩散和积累，从而进行药物传递和释放。最重要的是，药物递送可以结合磁加热来控制药物释放，并结合核磁共振成像来跟踪治疗和分析颗粒的生物分布，降解[39]。传统的药物传递方法依赖于人体固有的生物传递过程，如血液流动、组织基质的渗透和细胞摄龋在数百万年的进化过程中，这些过程已经被完善，为身体的所有细胞提供了有效的氧气和营养。但是，它们不利于许多治疗药物的传递，尤其是癌症化疗药物。许多化疗药物的治疗指数较低，主要原因是化疗药物同时对癌细胞和正常细胞都是有毒的。化疗药物通常分布于全身，可引起一系列的不良反应，限制了癌症患者的治疗选择[40]。因此，磁性靶向治疗吸引了学者们进行广泛的研究活动，其目标是通过磁场引导药物分子载体，使其优先积累在靶组织中，从而有助于减少其药物的副作用。在磁靶向技术中，先通过物理吸附或化学结合的方式将磁性氧化铁纳米颗粒与药物分子相结合，然后磁性氧化铁纳米颗粒进入体内循环后，
合肥工业大学硕士学位论文8图1.3阿霉素磁性靶向载体在临床上的应用Fig1.3Clinicalapplicationofmagnetictargetedcarriers-doxorubicin磁性靶向已被广泛应用于基因传递。事实上，“磁分离”一词是为了利用磁场来提高遗传物质的转染效率而创造的。关于使用磁转染在培养细胞中，特别是在那些使用常规基因递送方法难以转染的细胞中实现高转染效率的报道已有很多了。设计用于磁转染的磁性氧化铁纳米颗粒通常表面会修饰阳离子聚合物，例如聚乙烯亚胺（PEI）或阳离子脂质，用于通过静电相互作用吸附siRNA或DNA质粒。再通过外加磁场可以使离子集中在细胞表面，从而增强细胞对其携带的核酸的吸收效果。同时在被细胞内化后，阳离子进一步破坏核内体的稳定性，将从核内释放到细胞质中。磁性靶向还可以改善体内基因传递。例如，在小鼠模型中，siRNAs与含有磁性氧化铁纳米颗粒的脂质体混合后，可以通过磁靶向准确到达皮下肿瘤，从而抑制肿瘤的生长。临床研究表明，人体中的磁性靶向需要磁场详细的计算与设计，其中要考虑磁体的排列，目标组织的解剖结构以及注射磁性氧化铁纳米颗粒的药代动力学，要完全实现临床化，仍然面临着巨大地挑战。与此同时，癌症免疫治疗、治疗性基因组编辑等新兴医学领域都为磁靶向的应用提供了新的机遇[47]。
【参考文献】：
期刊论文
[1]Ferrimagnetic m PEG-b-PHEP copolymer micelles loaded with iron oxide nanocubes and emodin for enhanced magnetic hyperthermia–chemotherapy[J]. Yonghong Song,Dongdong Li,Yang Lu,Kun Jiang,Yi Yang,Yunjun Xu,Liang Dong,Xu Yan,Daishun Ling,Xianzhu Yang,Shu-Hong Yu. National Science Review. 2020(04)
[2]趋磁细菌多样性与应用研究进展[J]. 方元,张同伟,曹长乾,田杰生,林巍. 中国生物工程杂志. 2019(12)
[3]磁性纳米材料的生物医学应用进展[J]. 唐倩倩,张艺凡,和媛,彭明丽,翟高红,樊海明. 生物化学与生物物理进展. 2019(04)
本文编号：3227661
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