新型核壳结构金纳米材料用于肿瘤的近红外光热治疗研究

发布时间：2017-09-17 10:11

  本文关键词：新型核壳结构金纳米材料用于肿瘤的近红外光热治疗研究

  更多相关文章： 中空金纳米颗粒 阿霉素 等离子共振吸收 光热治疗 化学治疗

【摘要】：光热治疗(Photothermal Therapy, PTT)是一种利用光热转化材料在近红外(Near infrared,NIR)激光照射下产热来杀伤肿瘤细胞的技术,该技术在肿瘤治疗上展现了良好的应用前景。但是,由于热量分布的不均匀导致部分区域的热量不足以杀伤全部肿瘤细胞,仅仅通过光热治疗很难完全根治肿瘤。在NIR激光照射下,理想的光热转化材料应该具备高效的光热转化效率。在本研究中,我们制备了一种新型的核壳金纳米材料,即以阿霉素为内核,金为外壳(阿霉素-金核壳纳米粒,DOX-Au core-shell nanoparticles, DAuNS).这种新型的纳米粒载药方式,是在中空金纳米粒(hollow gold nanoparticles, HAuNS)合成的基础上进行了简单的调整,主要包括稳定剂由柠檬酸钠换成PVPK12和在金纳米粒形成过程中加入盐酸阿霉素(doxorubicin hydrochloride, DOX-HCl),实现金纳米粒的形成和药物的装载一步完成。所合成的纳米粒尺寸可控、粒径分布均匀,并且具备双重的抗肿瘤功效——近红外光介导下的热疗和化疗功效。该新型核壳金纳米粒,又称阿霉素-金核壳纳米粒(DOX-Au core-shell nanoparticles, DAuNS),其粒径为58.6±1.6 nm,多分散系数PI为0.0412,电位为14.6±0.5 mV。和传统的中空金纳米粒或者阿霉素@中空金纳米复合物(DOX@HAuNS)相比,在相同的金浓度和NIR光照条件下,DAuNS显示显著增强的表面等离子共振吸收(surface plasmon resonance absorption)特性,可以产生更多的热量,从而发挥更强的光热抗肿瘤功效。在相同的金浓度和NIR条件下,体外光热转化实验中,DAuNS和HAuNS分别可以达到70和55℃；体内光热转化实验中,分别可以达到60和50℃。再者,由于阿霉素的装载,DAuNS呈现更加稳定的光热偶联特性(photothermal coupling property).体外稳定性实验数据显示,在多次NIR激光照射后,DAuNS在NIR区域(-800 nm)的光谱特性没有发生明显的变化,透射电子显微镜结果证实其形态保持完整。此外,在NIR光介导下产生的热量将触发阿霉素快速且持续地释放出来而发挥化学治疗的功效,并且释放含量与环境的pH条件相关。在体外释放实验研究中,NIR光介导下,在肿瘤微环境(pH=5.5)能实现阿霉素最大限度的释放,9h内阿霉素的累积释放含量超过90%；而在没有NIR光照射下的正常环境(pH=7.4),阿霉素的释放百分含量不足35%。光热治疗联合化学药物治疗,有助于更加彻底地杀灭肿瘤细胞。抗肿瘤药效学研究结果也表明,在NIR激光介导下,DAuNS显示出最为优良的抗肿瘤功效,这主要归因于它增强的光热作用和热疗联合化疗的双重抗肿瘤功效。本研究的新型纳米材料DAuNS,结合NIR激光可以实现联合的增强抗肿瘤功效,这将对抗肿瘤研究具有重要的参考价值。
【关键词】：中空金纳米颗粒 阿霉素 等离子共振吸收 光热治疗 化学治疗
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R943
【目录】：

• 致谢4-5
• 中文摘要5-7
• Abstract7-14
• 引言14-18
• 第一章 阿霉素-金核壳纳米粒的制备及理化性质研究18-40
• 1.1 试剂与仪器18-19
• 1.1.1 试剂18
• 1.1.2 仪器18-19
• 1.2 实验方法19-25
• 1.2.1 中空金纳米粒(HAuNS)的合成(以柠檬酸钠作为稳定剂)19-20
• 1.2.2 中空金纳米粒(HAuNS)的合成(以聚维酮作为稳定剂)20
• 1.2.3 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的合成20-21
• 1.2.4 阿霉素@中空金纳米复合物(DOX@HAuNS)的合成21
• 1.2.5 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的粒径与表面电位测定21
• 1.2.6 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)透射电子显微镜观察21-22
• 1.2.7 中空金纳米粒(HAuNS),阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和阿霉素@中空金纳米复合物(DOX@HAuNS)的紫外光谱扫描22
• 1.2.8 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)中DOX的提取和包封率的计算22
• 1.2.9 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和中空金纳米粒(HAuNS)的元素含量分析22-23
• 1.2.10 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和中空金纳米粒(HAuNS)的稳定性比较23
• 1.2.11 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的光热转化能力23
• 1.2.12 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)在近红外光照射下的体外释放研究23-24
• 1.2.13 活体成像仪考察阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)在近红外光照射下的体外释放24
• 1.2.14 同稳定剂对HAuNS光热作用的影响24
• 1.2.15 DOX的热稳定性研究24-25
• 1.3 结果与讨论25-37
• 1.3.1 不同稳定剂对HAuNS的影响25-27
• 1.3.2 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的粒径与表面电位27-28
• 1.3.3 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的透射电子显微镜(TEM)28-29
• 1.3.4 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的紫外光谱扫描29-30
• 1.3.5 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的提取30-31
• 1.3.6 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的包封率的计算31
• 1.3.7 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和中空金纳米粒(HAuNS)的元素含量分析31-32
• 1.3.8 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和中空金纳米粒(HAuNS)的稳定性比较32-34
• 1.3.9 光热转化能力的比较34-35
• 1.3.10 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)在近红外光照射下的体外释放研究35-36
• 1.3.11 活体成像仪考察阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)在近红外光照射下的体外释放36-37
• 1.3.12 DOX的热稳定性研究37
• 1.4 小结37-40
• 第二章 阿霉素-金核壳纳米粒的细胞水平药效学和光热作用机制研究40-60
• 2.1 试剂与仪器40-41
• 2.1.1 试剂40
• 2.1.2 仪器40-41
• 2.2 实验方法41-46
• 2.2.1 细胞培养41
• 2.2.2 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的化学疗效评价41-42
• 2.2.3 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的体外光热作用结合化学作用的双重疗效评价42
• 2.2.4 FITC对阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的标记42
• 2.2.5 激光共聚焦显微镜观察SKOV3细胞对阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的摄取42-43
• 2.2.6 透射电子显微镜观察SKOV3细胞对阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的摄取43
• 2.2.7 SKOV3细胞对DAuNS和HAuNS摄取的定量比较43
• 2.2.8 近红外光功率强度对阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)光热作用的影响43-44
• 2.2.9 近红外光介导下阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)浓度对光热作用的影响44
• 2.2.10 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和中空金纳米粒(HAuNS)的光热作用比较44
• 2.2.11 TUNEL法测定光热作用与凋亡的关系44-45
• 2.2.12 Western blot法比较阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和中空金纳米粒(HAuNS)的热疗作用对凋亡蛋白p53水平的影响45
• 2.2.13 流式法定量比较测定阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和中空金纳米粒(HAuNS)的热疗作用引起的凋亡水平45-46
• 2.3 结果与讨论46-58
• 2.3.1 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的化学疗效评价46-47
• 2.3.2 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的体外光热作用结合化学作用的双重疗效评价47-48
• 2.3.3 激光共聚焦显微镜观察SKOV3细胞对阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的摄取48-49
• 2.3.4 透射电子显微镜比较SKOV3细胞DAuNS和HAuNS的摄取49-50
• 2.3.5 SKOV3细胞对DAuNS和HAuNS摄取的定量比较50-51
• 2.3.6 近红外光功率强度对阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)光热作用的影响51-52
• 2.3.7 近红外光介导下阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)浓度对光热作用的影响52-53
• 2.3.8 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和中空金纳米粒(HAuNS)在SKOV3细胞上的光热作用的比较53-55
• 2.3.9 Western blot法比较阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和中空金纳米粒(HAuNS)的热疗作用对凋亡蛋白水平的影响55-56
• 2.3.10 流式法定量比较测定阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)和中空金纳米粒(HAuNS)的热疗作用引起的凋亡水平差异56-58
• 2.4 小结58-60
• 第三章 阿霉素-金核壳纳米粒的体内抗肿瘤药效学研究60-74
• 3.1 试剂与仪器60
• 3.1.1 试剂60
• 3.1.2 仪器60
• 3.2 实验方法60-63
• 3.2.1 荷瘤裸鼠模型的建立61
• 3.2.2 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的体内分布情况61
• 3.2.3 红外热像仪观察阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)在动物体内的光热疗效61
• 3.2.4 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)体内光热疗效61-62
• 3.2.5 荷瘤裸鼠模型的体内药效学研究62-63
• 3.3 结果与讨论63-72
• 3.3.1 阿霉素-金核壳纳米粒(DAuNS)的体内分布情况63-64
• 3.3.2 红外热像仪比较不同金纳米材料在动物体内的光热疗效64
• 3.3.3 H&E染色比较DAuNS和HAuNS体内光热疗效64-66
• 3.3.4 荷瘤裸鼠模型的体内药效学研究66-72
• 3.4 小结72-74
• 结论74-76
• 参考文献76-80
• 综述80-94
• 参考文献90-94
• 作者简介94

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