铂铁基磁性纳米材料的构建以及在抗肿瘤检测和治疗中的应用

发布时间：2018-03-12 23:25

本文选题：肿瘤诊疗探针　切入点：铂铁基纳米材料　出处：《山东师范大学》2017年硕士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：磁性功能纳米材料具有优异的磁学性能以及良好的生物相容性等特点,在催化,纳米医学,电化学,生物传感等方面都具有相当广泛的应用。铂铁基纳米材料是一种新型的磁性材料,在肿瘤的抑制,药物递送,磁性靶向分离,生物医学成像等方面都具有一定的应用潜力,因此成为各个学科的研究热点。铂铁材料的磁性作用使其具有在生物体内有效聚集的潜力,同时在靶细胞与正常组织之间形成高对比度而具有核磁成像功能(MRI)。在进行靶向修饰之后,铂铁材料可以靶向具有特定受体的肿瘤细胞,有效表征靶细胞在生物体内的分布,进而诊断肿瘤的发生。另外,铂铁基纳米材料在肿瘤细胞的偏酸性环境中易发生芬顿反应,催化细胞内过氧化氢生成活性氧,而活性氧可以破坏细胞的脂质结构,DNA和蛋白质,从而导致细胞的死亡。同时,铂铁在细胞内的分解为其在生物体内的降解和清除提供了可能。所以,铂铁磁性纳米材料具有良好的自体降解诊疗一体化性质。因此,铂铁基纳米材料的研究为开发新型癌症治疗手段、提高癌症诊疗效果提供了新的实验依据。本硕士论文基于铂铁的可降解诊疗一体化功能,主要进行了以下两个方面的工作:一:基于氧化石墨烯的铂铁磁性纳米材料(FePt/GO)的多模成像自降解探针在抗肿瘤方面的应用。采用多元醇法高温油相合成FePt纳米颗粒,得到直径为3-4 nm的球形纳米颗粒,经过超声负载在PEG化的氧化石墨烯表面。使用靶向试剂叶酸FA和异硫氰酸荧光素FITC进行功能化修饰,得到功能化铂铁氧化石墨烯复合材料FePt-DMSA/GO-PEG-FAFITC(FePt/GOCNs)。通过紫外和荧光光谱,透射电镜,弛豫率和磁滞回线表征考察其结构,形貌和磁性,用电感耦合等离子体(ICP)法验证FePt/GOCNs在酸性环境中的铁释放情况。FePt/GOCNs被分别应用于人乳腺癌细胞系MCF-7细胞,子宫颈癌细胞系HeLa细胞,人类肝癌细胞系HepG2细胞,人类正常肝细胞系L02细胞,大鼠正常肝细胞系BRL 3A细胞等多种肿瘤细胞和正常细胞,通过荧光成像,普鲁士蓝染色,活性氧荧光强度测定等实验验证了材料的靶向性,活性氧机理和对肿瘤细胞的抑制作用。经FePt/GOCNs处理的balb/c荷瘤小鼠的MRI和CT成像结果显示,铂铁在肿瘤部位随时间变化而降解,从而使小鼠体内MRI信号随时间变化而发生变化。因此,FePt/GOCNs还可以作为一个自牺牲探针用于监控药物在动物体内的释放行为和治疗效果,改善了其他不可降解大分子造影剂由于滞留产生的系统毒性问题。经一段时间之后,肿瘤的生长得到有效抑制,组织学表征结果证明FePt/GOCNs对肿瘤的生长具有抑制作用而对其他器官没有明显损伤。这为铂铁纳米材料用于抗肿瘤临床研究和降低治疗的副作用提供了理论基础。二:基于铂铁稀土荧光配合物的时间分辨荧光的抗肿瘤多模稀土荧光生物诊疗探针。基于电子跃迁时产生的延迟荧光的时间分辨荧光技术在特定的测试时间段内采集荧光信号可有效排除背景荧光的干扰,提高检测的精确度。稀土荧光探针具有荧光寿命长,Stokes位移大,发射峰尖锐,成像稳定等优点。结合时间分辨荧光技术可以去除细胞内小分子杂散光的干扰,在生物体内进行稳定成像。本工作使用多元醇法高温油相合成直径为3-4 nm的FePt纳米颗粒,通过二硫键连接时间分辨荧光配合物PTTA-Eu作为发光基团,经FA修饰后得到一种超顺磁性肿瘤细胞靶向时间分辨荧光新型复合纳米生物探针铂铁-4’-苯基-2,2’:6’,2”-联三吡啶-6,6”-二甲胺四乙酸-铕(III)-叶酸FePt-PTTA-EuFA(FPEF)。基于FePt良好的磁学性能,FPEF可以显著地提高纳米材料在目标肿瘤区域的富集,磁共振成像可用于区别肿瘤和正常组织,实现肿瘤可视化定位。基于稀土荧光配合物的时间分辨荧光成像功能,该靶向纳米颗粒可以通过荧光准确指示肿瘤部位。在MRI/时间分辨荧光双模态成像的指导下,借助于FePt材料在肿瘤细胞内的活性氧机理,可以实现对肿瘤的抑制作用和治疗效果的监控。将其用于肿瘤细胞划痕实验和DNA凝胶电泳成像实验,结果表明,该材料对肿瘤细胞的DNA有明显破坏作用,同时可抑制细胞的增殖和迁移,这印证了FePt在酸性环境下的活性氧机理。FPEF对肿瘤的治疗效果可以通过肿瘤细胞的存活率和4T1肿瘤balb/c荷瘤小鼠体内的肿瘤大小生长情况表征。结果表明,该时间分辨稀土荧光配合物多功能纳米材料可以作为优秀的体内外成像诊疗探针。综上,铂铁基磁性纳米材料所具有的良好的超顺磁性和MRI/CT功能,使其在生物MRI/CT成像方面应用广泛。在肿瘤细胞内,铂铁基材料主要通过活性氧对DNA和脂质结构的破坏作用来抑制细胞增殖和杀伤肿瘤细胞。本论文在细胞和活体水平上初步阐明了铂铁基纳米材料的生物成像功能和抗肿瘤作用,这可能会为肿瘤治疗提供新的思路,给肿瘤的临床治疗带来新的曙光。
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【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：R73-3;TB383.1

【参考文献】