肿瘤协同治疗金纳米棒复合物的制备和性能研究

发布时间：2018-03-20 17:33

本文选题：金纳米棒　切入点：介孔二氧化硅　出处：《天津医科大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：目的癌症已经成为威胁人类健康和生命的疾病之一。现在临床上治疗癌症的方法主要有外科手术,化疗及放射疗法。然而,传统的治疗方式有很多副作用,如:机体产生的耐药性降低化疗药物作用;放化疗对机体免疫系统的损害等等。随着纳米技术的不断发展,新型金属纳米材料的应用为克服传统治疗方式的副作用提供了新的机遇。本课题通过在金纳米棒(Au NRs)外包覆介孔二氧化硅与枝状高分子制备了一种Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物,用于携载化疗药物阿霉素(DOX)和小分子干扰核糖核酸(Bcl-2 targeted si RNA)进入肿瘤部位进行化疗和基因治疗,同时利用Au NRs在近红外区特有的吸收性能对肿瘤进行光热治疗。结合基因治疗、化疗和光热治疗于一身,形成多功能癌症治疗体系,提高对癌症的治疗效果。内容本论文的研究主要分为两部分。第一部分:Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物的制备及其形貌和结构表征,以及对其光热转换性能、基因携载性能,以及载药与体外释药性能的考察。第二部分:Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物的体外性能考察,包括光热治疗性能、细胞吸收性能、抑制蛋白表达性能及细胞毒性等。方法1.Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物的制备及表征:本研究中首先利用经典晶种法合成了一定长径比的金纳米棒;然后采用溶胶凝胶法用正硅酸乙酯(TEOS)在金纳米棒的表面包覆介孔二氧化硅,进而包覆氨基硅烷(APS),引入氨基;最后用丙烯酸甲酯和乙二胺进行三代迈克尔加成和酰胺化反应引入枝状高分子聚合物(PAMAM),最终合成Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物。接下来,本研究对各步骤反应所得产物进行了表征。采用透射电子显微镜(TEM)表征金纳米棒及其包覆不同表层后的形态、长径比以及分散状态。采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和紫外-可见-近红外吸收光谱仪(UV-vis-NIR)对复合物结构进行表征,考察介孔Si O_2和PAMAM是否成功包覆在金纳米棒的表面。利用实时升温法考察Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物的光热转换能力。采用电泳法考察Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物携载基因的能力。通过该纳米复合物对化疗药物DOX的负载和释放实验考察其载药性能和不同环境对药物释放的影响。2.体外细胞实验:采用激光共聚焦显微镜检测Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物的入胞情况及分布;通过活死细胞染色实验证实其光热治疗作用。利用蛋白质免疫印记法(WB)检测特定蛋白的表达情况,考察其基因沉默效率。通过MTT实验考察该纳米复合物的细胞毒性和联合治疗作用,初步评价其联合治疗优势。结果1.UV-vis-NIR、FT-IR、TEM的结果均表明成功合成一定长径比的Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物,TEM结果显示金纳米棒结构均一且分散性良好,包覆的Si O_2层平均厚度为20 nm,在包覆完PAMAM聚合物后,Au NRs壳层厚度由20 nm变为26 nm。Au NRs在包覆Si O_2后电位由+49.7 m V变化为-11.7 m V,在包覆PAMAM后电位变为+34.6 m V,说明各壳层的成功包覆。通过电感耦合等离子体质谱(ICP-MS)检测到材料中金含量为25.8%。凝胶电泳结果表明Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物与质粒DNA在质量比为30:1时可以完全复合。Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物在金含量为25μg m L~(-1)时,在强度为2 w cm~(-2)的激光照射十分钟时,溶液温度可以升高到42℃以上,显示了良好的光热转换效果。体外活死细胞实验表明在光照部位细胞大量死亡,同时验证其光热治疗作用。2.Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物载药实验结果显示,在一定范围内,该复合物的载药量随DOX溶液初始浓度的增加而不断增大,其饱和载药量为33.0%,对应的包封率为35.0%。其释药实验结果说明,随着释放介质p H的降低,Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物中DOX的释放速率增加,呈现p H敏感药物释放特性。在激光照射下,复合物中DOX的释放速度比未照射实验组的释放速度增加,说明该载药体系有很好的光促药物释放作用。3.共聚焦荧光显微镜的检测结果显示,在同时携载DOX和荧光标记的DNA(FAM-DNA)的Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物与细胞孵育4 h后,即可以很好的进入肿瘤细胞,并分散在胞浆中,达到共定位,表明该材料能很好的将药物和基因同时携载并进入细胞。Western-bloting结果证实了Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物能携载Bcl-2靶向的si RNA进入细胞,并能有效降低Bcl-2蛋白的表达,表明材料可以用于携载si RNA进行基因治疗。4.MTT实验结果表明由Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物同时携载DOX和Bcl-2靶向的si RNA与肿瘤细胞MCF-7作用,同时进行近红外光热治疗的实验组中细胞生存的抑制率最高,证实了协同治疗作用最优。结论本研究成功制备了Au NRs@Si O_2-G_3纳米复合物,分散均一、结构稳定,可以有效携载化疗药物DOX和抗Bcl-2蛋白表达基因进入细胞,呈现良好的光热治疗作用、药物治疗和抗蛋白表达作用。该材料显示了较低的细胞毒性,并将光热治疗、化疗和基因治疗结合在一起,表现出了很好的协同治疗效果,有望成为新一代癌症协同治疗的新材料。
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【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R943

【参考文献】