介孔硅纳米粒子在药物运输和生物检测方面的应用研究

发布时间：2020-06-11 04:53

【摘要】：随着纳米生物技术的发展,智能型有机-无机复合纳米粒子受到人们的广泛关注。其中,介孔二氧化硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticles,MSN)是一类非常重要的纳米材料,因为其比表面积大、孔径可调、表面易于功能化和生物相容性好等优点,适合用作载体,在生物医药领域有着广泛的应用。第一部分基于介孔硅材料的磁性药物运输系统研究目的:通过设计氨基功能化的磁性二氧化硅复合材料(amino-functionalized magnetic mesoporous silicon composite materials,AMMS),负载抗癌药物顺铂(CDDP),以制备靶向性好、包封率高、具有药物缓释特性的纳米药物传输体系。方法:通过改良的溶剂热法制备纳米级Fe_3O_4磁性颗粒。利用粉末衍射、差热分析、红外光谱和振动样品磁强计对磁性颗粒进行表征。以磁性Fe_3O_4颗粒和正硅酸乙酯(tetraethylortho silicate,TEOS)为原料制备磁性二氧化硅复合材料(magnetic mesoporous silicon composite materials,MMS),采用3-丙氨基-三乙基硅烷(3-aminopropyl-triethoxy silane,APTES)对其表面进行氨基修饰。利用扫描电子显微镜、X-射线衍射、红外光谱等手段对复合微球进行表征。并将抗癌药CDDP负载于AMMS中,应用石墨炉原子吸收分光光度法测定CDDP含量,以包封率为指标,设计正交实验,确定AMMS对CDDP的最佳负载工艺。采用透析法对药物体外释放进行评价。结果:首先,采用改良的溶剂热法合成平均粒径为10 nm左右的Fe_3O_4磁性纳米颗粒。在此磁性颗粒的基础上,制备出了AMMS。扫描电镜结果显示:合成的AMMS微球直径约400 nm,BET结果显示,该微球的比表面积为687 m~2/g,孔分布在2~4 nm之间。红外光谱分析表明其表面成功修饰氨基,为后续载药实验奠定了基础。此外,采用AMMS对CDDP进行负载,正交实验结果确定了负载CDDP的最优条件为:CDDP浓度为0.2 mg/mL,孵育温度为60°C,孵育时间为9 h,最大包封率为40.36±0.016%。通过极差分析确定主次因素顺序为:时间浓度温度。药物的体外释放实验结果表明,AMMS对CDDP的药物释放达到缓释的效果,符合Weibull释药规律。实验结果表明,AMMS能够很好的用于药物负载,在生物医药领域有广泛的使用价值。结论:MMS可作为药物的有效载体。第二部分介孔硅-铂簇复合体系在测定癌细胞释放H_2O_2方面的应用研究目的:设计扩孔的介孔二氧化硅(expanded mesoporous silicon nanoparticles,EMSN),并以此负载过氧化物模拟酶铂纳米簇(platinum nano clusters,Pt NCs),以制备活性高、稳定好、操作简便的H_2O_2生物传感器。方法:以十六烷基三甲基溴化铵为模板剂,1,3,5-三甲基苯为扩孔剂,TEOS为硅源制备EMSN,并采用APTES对其表面进行氨基化修饰。EMSN作为纳米反应器,以牛血清白蛋白为模板合成Pt NCs,与EMSN形成复合材料EMSN@Pt NCs。利用高分辨透射显微镜、X-射线衍射仪、红外光谱仪和荧光光谱仪等手段对EMSN@Pt NCs进行表征。此外,以催化底物3,3',5,5'-四甲基联苯胺与H_2O_2的反应探讨模拟酶催化能力,其催化活性对H_2O_2浓度有很强的依赖性,以浓度(C)对吸光度(A)进行线性回归测定H_2O_2的检测限。在EMSN@Pt NCs模拟酶的实际应用方面,选用不同癌细胞为模型细胞,选择不同抗癌药物作为刺激剂刺激细胞在测试期间释放H_2O_2,评价EMSN@Pt NCs体系对痕量H_2O_2的检测能力。结果:使用氨基功能化的EMSN与Pt NCs,构建了EMSN@Pt NCs复合体系。材料表征显示,EMSN的直径为300 nm左右,孔径约为9 nm左右,铂簇直径约为2 nm。酶活性实验结果表明,EMSN@Pt NCs的过氧化物酶活性比单独的Pt NCs活性高5倍。显然,EMSN作为纳米反应器,不仅极大的提高了酶活性,还能有效的稳定模拟酶。EMSN@Pt NCs过氧化物模拟酶可以作为H_2O_2检测器,其检测限为0.8μM。体外细胞实验结果表明,该生物检测器可以应用于体内癌细胞在不同抗癌药刺激下释放H_2O_2水平变化检测,探索活的癌细胞内H_2O_2动态释放过程。结论:基于EMSN@Pt NCs过氧化物模拟酶的H_2O_2传感器具有高灵敏度、重复性好、长期稳定等优点,将其应用于活癌细胞释放H_2O_2的检测,在有双氧水参与的生理病理研究中具有重要的科学意义和良好的应用前景。
【图文】：

1 Fe3O4磁性纳米粒子（A）和 AMMS（B）的 XRD 光 XRD patterns of Fe3O4magnetic nanoparticles (A) andAMMB

图 3 Fe3O4磁性纳米粒子（A）和 AMMS（B）的 FT-IR 光谱Fig.3 FT-IR spectra of Fe3O4magnetic nanoparticles (A) andAMM
【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R943

【参考文献】

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本文编号：2707401