石墨烯基药物载体的构建及其在肿瘤诊断治疗中的应用

发布时间：2018-03-30 11:42

本文选题：石墨烯　切入点：药物载体　出处：《东南大学》2017年博士论文

【摘要】：肿瘤诊断与治疗一体化是一种新兴的治疗策略,在生物医学领域具有明显的优越性。具体来说,肿瘤诊断与治疗一体化是指利用成像手段对肿瘤进行定位的同时实现对肿瘤部位的药物输送,从而通过一次给药达到同时诊断和治疗的目的。发展兼具肿瘤成像、药物靶向输送和可控释放的多功能药物载体是该领域迫在眉睫的任务。本文提出了一类石墨烯基药物载体,该药物载体可利用SERS光谱作为肿瘤成像信号,同时实现对肿瘤细胞的靶向识别和药物的可控释放。这为肿瘤的精确诊断、诊断同时治疗和治疗实时监测提供了新的技术平台,对实现肿瘤高效的个体化治疗具有重要意义。本论文的主要工作如下:(1)提出了一种石墨烯基双靶向纳米药物载体,并利用该药物载体对肿瘤细胞进行双药输送。研究了在外部磁场作用下,该药物载体的靶向特性,结果表明该药物载体对乳腺癌细胞SKBR3表现出磁性及抗体双靶向特性。利用SERS-荧光光谱实现了对肿瘤细胞的光学成像,同时研究了载体和药物分子在肿瘤细胞内的动态分布过程,结果表明,该药物载体首先位于溶酶体中,在溶酶体的酸性环境下,药物从载体表面释放;然后载体逃逸出溶酶体,位于细胞质中,药物分子则充满整个细胞区域。细胞存活率实验结果表明,利用该双靶向药物载体进行药物运输,与非靶向药物载体相比,抗肿瘤效率更高;双药联合的治疗方式相比于单一药物具有更高的肿瘤细胞杀伤效率。此外,利用石墨烯表面药物荧光随药物装载量的变化研究了药物的多层吸附机制,提供了一种可能的石墨烯表面药物吸附模型。(2)提出了一种基于双硫键载药的石墨烯基药物载体,研究了其在肿瘤细胞诊断与治疗应用中的可行性。在该药物载体中,药物分子通过双硫键与石墨烯连接,与传统的π-π吸附的载药方式相比,具有更高的药物装载量。在相同的刺激条件下,双硫键装载的药物的释放效率也比π-π吸附的药物的释放效率更高。该药物载体进入肿瘤细胞后,药物分子可以有效地被细胞内的谷胱甘肽触发释放。利用石墨烯和药物分子的本征SERS信号以及药物分子的荧光信号研究了细胞内的药物释放行为,实验结果表明SERS与荧光联合光谱能够灵敏地监控药物释放的动态过程。(3)提出了一种基于多肽修饰的石墨烯量子点细胞核靶向纳米药物载体。利用石墨烯量子点的小尺寸特性及多肽的细胞核膜穿透特性,将药物输送到细胞核内,显著提高细胞核内的药物浓度。细胞存活率实验结果表明,这种细胞核靶向的药物载体可以显著提高肿瘤杀伤效率。此外,石墨烯量子点与药物分子构成了 FRET对,利用变化的FRET信号对细胞核进行了成像分析并实时监控了药物释放的动态过程。实验结果表明,FRET信号对石墨烯量子点与药物分子之间的相互作用十分敏感,石墨烯量子点与药物分子首先作为整体进入细胞核,然后药物分子才开始释放。因此,这种石墨烯量子点基药物载体在肿瘤诊断与治疗一体化中具有潜在应用的价值。
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【学位授予单位】：东南大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ460.1;R730.4

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