具有促成骨及抗肿瘤多功能型仿生羟基磷灰石负载姜黄素纳米前药复合材料的研究
发布时间：2021-07-08 23:34
手术导致的骨缺损和残余癌细胞可能引起的复发及转移成为骨肿瘤临床治疗面临的双重挑战,因此兼具良好的肿瘤治疗和促进骨组织再生的多功能生物材料的开发成为本领域的研究热点。目前基于物理热消融等手段开发的新型多功能材料的治疗靶向性能有限,且本身限于局部治疗,以至于未能有效地解决骨肿瘤的治疗难题。本研究旨在基于仿生合成的不同分级结构的HA微纳米颗粒,在深入揭示其与细胞相互作用机制的基础上,通过整合性能优化的新型姜黄素纳米前药,构建出既能促进骨组织再生修复,又能靶向局部残余的骨肉瘤细胞并释放出抗癌纳米药物的多功能微纳米复合材料,为解决骨肿瘤术后治疗难题提供有效解决方案。主要研究内容和研究结果如下:（1）微纳米尺度的羟基磷灰石（HA）颗粒因良好的生物相容性、能获得可控的结构和较高的比表面积,已被广泛用作药物载体。此外,HA还具有极佳的骨诱导性和骨传导性,这为兼具抗癌和骨修复多功能材料的设计提供了良好的选择。本研究通过新型的仿生合成技术开发了多种不同分级结构的HA微纳米颗粒,详细表征了其形貌特征和化学组分、颗粒尺寸及表面电位、结晶特性及钙离子释放、多孔结构和蛋白质吸附等理化性能,深入研究了不同的分级结构...
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
羟基磷灰石的晶体结构
华南理工大学博士学位论文6图1-2天然组织的分级结构。（A）骨的七级结构；（B）牙釉的分级结构；（C）胶原微纤维的分级结构。[30-32]Figure1-2Thehierarchicallevelsofnaturaltissue.(A)Hierarchicalstructureofbone.(B)Hierarchicalstructureofenamel.(C)Hierarchicalstructureofcollagenmicrofibrils.[30-32]有机基质在调节生物矿物的结晶特性、空间堆积和最终分级结构的形成等方面起着重要的作用。[41]表面活性剂、天然高分子、生物功能小分子等常用作HA晶体微结构仿生合成的调节基质。十二烷基硫酸钠（SDS）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）等是HA合成常用的表面活性剂。根据电负性差异，表面活性剂分为非离子型、阳离子型、阴离子型和两性离子型表面活性剂。表面活性剂在溶液中达到一定浓度时会自组装成胶束；当浓度继续增加，胶束间会进一步发生自组装，并形成胶束微晶结构；微晶结构上的表面活性基团可以为无机矿物的形成提供成核位点，而成核位点的空间分布参与介导晶体的堆积，并最终决定矿物的微观结构。[42]如图1-3所示，Du等[43]首次提出牙釉蛋
第一章绪论7白组装机制，蛋白形成的有序组装体为矿物的形成提供了成核位点。图1-3釉原蛋白的自组装原理模型。（A）蛋白分子折叠成球状并保留了双极性质。亲水性c端的“尾巴”（红线）暴露在疏水性分子的表面。（B和C）疏水相互作用促使釉原蛋白形成高阶团聚体。（D）单体和低聚体进一步结合形成纳米球。（E）10-15个纳米球组装成线性链。（F）釉原蛋白的双极性促使链结构最终形成带状结构。[43]Figure1-3Schematicmodeloftheamelogeninself-assembly.(A)Amelogeninmoleculefoldsintoaglobularformwhichreservesthebipolarity.ThehydrophilicC-terminal“tail”(redline)exposedonthesurfaceofhydrophobicmolecule.(BandC)Higherorderaggregatesofamelogenindrivedbyhydrophobicinteractions.(D)Furthercombinationofmonomersandoligomersformednanosphere.(E)The10-15nanospheresassembledintoalinearchain.(F)Thebipolarityofamelogeninpromotedthechainstructuretoformabandedstructure.[43]除了表面活性剂外，胶原蛋白、弹性蛋白、壳聚糖、明胶和丝素蛋白等天然高分子也常用于HA微结构的调控。[44]阐明HA的形成过程对理解骨骼和牙齿的形成和病理矿化（如心血管疾病）都具有重要意义。在骨矿物的形成过程中，Col-I对于HA的成核、生长以及空间排布发挥着重要调节作用。F.Nudelman等[45]研究表明，胶原蛋白与HA成核抑制剂协同作用，促进矿物沉积，指导无定形磷酸钙向有序排列的磷灰石晶体转化。此外，具有类似生物功能的小分子主要有氨基酸（如谷氨酸和天冬氨酸）、柠檬酸（Ct）、矿物质（如Mg/F）等。本课题组前期基于这些生物小分子在HA的仿生合成方
本文编号：3272555
【文章来源】：华南理工大学广东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：146 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
羟基磷灰石的晶体结构
华南理工大学博士学位论文6图1-2天然组织的分级结构。（A）骨的七级结构；（B）牙釉的分级结构；（C）胶原微纤维的分级结构。[30-32]Figure1-2Thehierarchicallevelsofnaturaltissue.(A)Hierarchicalstructureofbone.(B)Hierarchicalstructureofenamel.(C)Hierarchicalstructureofcollagenmicrofibrils.[30-32]有机基质在调节生物矿物的结晶特性、空间堆积和最终分级结构的形成等方面起着重要的作用。[41]表面活性剂、天然高分子、生物功能小分子等常用作HA晶体微结构仿生合成的调节基质。十二烷基硫酸钠（SDS）、十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）等是HA合成常用的表面活性剂。根据电负性差异，表面活性剂分为非离子型、阳离子型、阴离子型和两性离子型表面活性剂。表面活性剂在溶液中达到一定浓度时会自组装成胶束；当浓度继续增加，胶束间会进一步发生自组装，并形成胶束微晶结构；微晶结构上的表面活性基团可以为无机矿物的形成提供成核位点，而成核位点的空间分布参与介导晶体的堆积，并最终决定矿物的微观结构。[42]如图1-3所示，Du等[43]首次提出牙釉蛋
第一章绪论7白组装机制，蛋白形成的有序组装体为矿物的形成提供了成核位点。图1-3釉原蛋白的自组装原理模型。（A）蛋白分子折叠成球状并保留了双极性质。亲水性c端的“尾巴”（红线）暴露在疏水性分子的表面。（B和C）疏水相互作用促使釉原蛋白形成高阶团聚体。（D）单体和低聚体进一步结合形成纳米球。（E）10-15个纳米球组装成线性链。（F）釉原蛋白的双极性促使链结构最终形成带状结构。[43]Figure1-3Schematicmodeloftheamelogeninself-assembly.(A)Amelogeninmoleculefoldsintoaglobularformwhichreservesthebipolarity.ThehydrophilicC-terminal“tail”(redline)exposedonthesurfaceofhydrophobicmolecule.(BandC)Higherorderaggregatesofamelogenindrivedbyhydrophobicinteractions.(D)Furthercombinationofmonomersandoligomersformednanosphere.(E)The10-15nanospheresassembledintoalinearchain.(F)Thebipolarityofamelogeninpromotedthechainstructuretoformabandedstructure.[43]除了表面活性剂外，胶原蛋白、弹性蛋白、壳聚糖、明胶和丝素蛋白等天然高分子也常用于HA微结构的调控。[44]阐明HA的形成过程对理解骨骼和牙齿的形成和病理矿化（如心血管疾病）都具有重要意义。在骨矿物的形成过程中，Col-I对于HA的成核、生长以及空间排布发挥着重要调节作用。F.Nudelman等[45]研究表明，胶原蛋白与HA成核抑制剂协同作用，促进矿物沉积，指导无定形磷酸钙向有序排列的磷灰石晶体转化。此外，具有类似生物功能的小分子主要有氨基酸（如谷氨酸和天冬氨酸）、柠檬酸（Ct）、矿物质（如Mg/F）等。本课题组前期基于这些生物小分子在HA的仿生合成方
本文编号：3272555
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