金基纳米材料在放射肿瘤学中应用的基础研究

发布时间：2018-06-01 22:02

  本文选题：金纳米颗粒 + 金纳米簇　； 参考：《中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)》2016年博士论文

【摘要】：本论文旨在探索并阐释金基纳米材料(金纳米颗粒和金纳米簇)在放射肿瘤学中应用的潜在价值和所涉及的重要基本问题。全文的工作分为三部分:1.在第一部分中,使用香豆素-3-羧酸/PBS(磷酸盐缓冲液)溶液研究了粒径为15 nm的柠檬酸钠包被的金纳米颗粒(AuNPs)在低传能线密度(LET)X射线和高LET碳离子照射下AuNPs的浓度和照射剂量对提高羟自由基产额的影响,并通过克隆形成实验评价了不同浓度的AuNPs对人宫颈癌HeLa细胞的放射增敏作用。当PBS溶液中AuNPs的浓度为0.1μg/mL时,X射线的羟自由基产额增强因子可达到最高的3.66;而溶液中AuNPs的浓度为1.0μg/mL时,碳离子的羟自由基产额增强因子可达到最高的5.52。当AuNPs的共培养浓度为1.5-15.0μg/m L且使50%细胞存活时,X射线和碳离子的放射增敏比分别为1.14-2.88和1.27-1.44。实验结果表明在低LET X射线和高LET碳离子的照射下AuNPs均可以提高羟自由基的产额和发挥放射增敏作用杀伤细胞。PBS溶液及细胞中AuNPs的浓度在放射增敏效应中发挥了重要的作用。因为PBS溶液中的AuNPs可以提高羟自由基的产额且AuNPs不能将细胞阻滞于G2/M期,故推测AuNPs对辐照产生羟自由基产额的增强作用是AuNPs发挥放射增敏作用的机制。2.细胞周期可以影响细胞对纳米颗粒的摄入。同时,如人们所熟知的,电离辐射照射可以延迟细胞周期进程,其中包括诱导G2/M期阻滞;所以,在第二部分本论文前瞻性地提出电离辐射照射是一种细胞周期依赖的增强肿瘤细胞对纳米药物摄入的靶向手段。通过一锅法反应绿色合成了荧光金纳米簇(AuNCs)。然后,AuNCs被用来作为实验中人宫颈癌HeLa所摄取的“纳米药物”和示踪探针进行一系列研究。检测分析了经X射线照射和同步化处理后的细胞对AuNCs的摄入及其细胞周期的变化。实验证明X射线照射延迟了HeLa细胞的有丝分裂并延长了AuNCs在母细胞中的滞留,这相对于其它应用纳米药物进行放化疗协同治疗的研究是一种逆向策略。研究结果亦显示细胞周期同步化影响细胞对AuNCs的摄入过程,其进一步说明动态的细胞周期进程能逆向影响HeLa细胞对AuNCs的摄入动力学。因此,本论文认为辐射诱导的细胞有丝分裂延迟是受照肿瘤细胞摄入更多纳米药物的重要机制。3.在最后的第三部分,本论文继续使用AuNCs从细胞层面探索了金基纳米材料应用于放射治疗分次照射的可行性。在研究中首先探索了“照射后给药”的逆向治疗模式对人正常肝L02细胞和人肝癌HepG2细胞摄入AuNCs的作用是否具有差异性;然后,本部分以人宫颈癌HeLa细胞研究了“照射后给药”是否可以使AuNCs增强X射线分次照射对肿瘤细胞的杀伤作用;最后,在实验中以“靶效应”为主线探索了分次照射中AuNCs发挥协同或增敏作用的可能机制。研究结果显示:“照射后给药”的逆向治疗模式对人正常肝L02细胞和人肝癌HepG2细胞摄入AuNCs的作用是具有较大差异性的并且选择性提高快增殖肿瘤细胞对AuNCs的摄入;同时,在“照射后给药”的模式下AuNCs能够增强X射线分次照射对HeLa细胞的杀伤作用,这可能是AuNCs及其与X射线照射的复合作用诱导细胞产生一系列复杂生物学过程综合作用的结果。
[Abstract]:The purpose of this thesis is to explore and explain the potential value and important basic problems of gold based nanomaterials (gold nanoparticles and gold nanoparticles) in radiation oncology. The full text is divided into three parts: 1. in the first part, the use of coumarin -3- carboxylic acid /PBS (phosphate salt buffer) solution to study the citric acid with a particle size of 15 nm The effect of the concentration and irradiation dose of AuNPs on the production of hydroxyl radicals by low energy line density (LET) X ray and high LET carbon ion irradiated by sodium coated gold nanoparticles (AuNPs) was used to evaluate the radiosensitization effect of AuNPs on human cervical cancer HeLa cells by cloning and formation. The concentration of AuNPs in PBS solution is 0.1. The hydroxyl radical yield enhancement factor of X ray can reach the maximum of 3.66 while the concentration of AuNPs in the solution is 1 g/mL, and the hydroxyl radical yield enhancement factor of the carbon ion can reach the highest 5.52. when the co culture concentration of AuNPs is 1.5-15.0 u g/m L and the 50% cells are alive, and the radiosensitization ratio of X rays and carbon ions is 1.14, respectively. The experimental results of -2.88 and 1.27-1.44. show that AuNPs can increase the yield of hydroxyl radicals and play an important role in the radiation sensitization effect of the hydroxyl radical and the concentration of AuNPs in the cell.PBS solution and the cells under the irradiation of low LET X rays and high LET carbon ions, because AuNPs in PBS solution can improve the hydroxyl radical. The amount of production and AuNPs can not block the cells in the G2/M phase, so it is speculated that the enhanced effect of AuNPs on the production of hydroxyl radicals produced by irradiation is the mechanism of AuNPs exerting radiosensitization, the.2. cell cycle can affect the uptake of nanoparticles by the cell. In the second part, the second part prospectively proposed that ionizing radiation is a cell cycle dependent enhancement of tumor cells targeting nanoscale drugs. The fluorescent gold nanocluster (AuNCs) is synthesized through a one pot reaction. Then, AuNCs is used as a human cervical cancer HeLa in the experiment. A series of studies were carried out by "nano drugs" and tracer probes. The uptake of AuNCs and the changes in cell cycle of the cells treated by X ray irradiation and synchronization were detected and analyzed. The experiment proved that X ray irradiation delayed the mitosis of HeLa cells and prolonged the retention of AuNCs in the mother cell, which is relative to other applications of nanoscale drugs. The study of chemoradiotherapy synergistic therapy is a reverse strategy. The results also show that cell cycle synchronization affects the uptake of AuNCs by cells, which further illustrates that the dynamic cell cycle process can reverse the intake kinetics of HeLa cells to AuNCs. Therefore, this paper considers that radiation induced cell mitosis delay is delayed. .3. is an important mechanism for taking more nanoscale drugs from tumor cells in the last third parts. This paper continues to explore the feasibility of using AuNCs from the cell level to explore the feasibility of fractional irradiation of gold based nanomaterials in radiation therapy. In the study, the reverse therapy model of "post irradiation administration" was first explored for human normal liver L02 cells and The effect of AuNCs on human liver cancer HepG2 cells is different. Then, this part uses human cervical cancer HeLa cells to study whether "after irradiation" can make AuNCs enhance the killing effect of X ray on the tumor cells. Finally, in the experiment, the "target effect" was used as the main line to explore the synergy of AuNCs in the fractional irradiation. The possible mechanism of sensitization. The results show that the effect of the reverse therapy on the intake of AuNCs in human normal liver L02 cells and human liver cancer HepG2 cells is significantly different and selectively improves the intake of AuNCs by fast proliferating tumor cells, and AuNCs can be used in the mode of "after irradiation after irradiation". Enhancing the killing effect of X ray fractionated irradiation on HeLa cells, which may be the result of the synthesis of a series of complex biological processes induced by the combination of AuNCs and its X ray irradiation.
【学位授予单位】：中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所)
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;R730.55

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张焕臻;采用新技术的基纳金矿[J];有色矿山;1995年02期

2 闫俊萍,张中太,唐子龙,罗绍华;半导体基纳米复合材料光催化研究进展[J];无机材料学报;2003年05期

3 吕健;杨晓辉;;金属/硅基纳米复合体系制备技术[J];华北水利水电学院学报;2011年03期

4 徐基磐;;技术装备的进步使基纳金矿开采经济合理[J];国外金属矿采矿;1985年04期

5 梁勇，李亚利，，郑丰;高产率低成本激光合成硅基纳米陶瓷粉[J];粉体技术;1995年04期

6 富笑男;赵先林;宋友林;李新建;;利用硅模板制备硅基纳米体系的研究进展[J];河南教育学院学报(自然科学版);2007年02期

7 韩桂春,J．查德威克;基纳金矿[J];国外金属矿山;1994年11期

8 姜晓琳;李祯;陆杰;顾瑾;;蛋白质基纳米材料的研究进展[J];应用化工;2011年01期

9 昝成;江海峰;张强;李辉;许强辉;史琳;;油基纳米流体的电导率[J];中国粉体技术;2014年04期

10 马贤佳,曹洁明,侯海涛,刘劲松,柯行飞,张防;非水体系合成多种形貌氮化硅基纳米孔材料[J];南京航空航天大学学报;2005年05期

相关会议论文 前10条

1 何燕萍;殷政;谭衍曦;曾明华;;一例钴基纳米孔材料在溶剂诱导下出现的单链磁行为[A];中国化学会第27届学术年会第08分会场摘要集[C];2010年

2 马智超;徐智谋;邹超;;硅基纳米线的太赫兹发射研究[A];全国第十四届红外加热暨红外医学发展研讨会论文及论文摘要集[C];2013年

3 王亮;张海燕;余雪睛;徐娟;;多孔铂基纳米功能材料电化学[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第37分会：能源纳米科学与技术[C];2014年

4 张林鄂;李向清;康诗钊;穆劲;;卟啉基纳米复合物的制备及性能研究[A];中国化学会第十一届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2007年

5 高秋明;;无机基纳米复合材料制备和高性能探索[A];中国化学会第26届学术年会无机与配位化学分会场论文集[C];2008年

6 傅广生;于威;杜会静;彭英才;李社强;郑志远;;硅基纳米材料的激光烧蚀沉积及其特性分析[A];第九届全国发光学术会议摘要集[C];2001年

7 杨国丽;张公正;李欢军;;粘土基纳米银复合水凝胶的制备及性能[A];中国化学会第28届学术年会第15分会场摘要集[C];2012年

8 林木;顾均;王宇豪;亢立群;张亚文;严纯华;;可见光激发下钌基纳米颗粒催化的室温水相碳氢键功能化反应[A];中国化学会第29届学术年会摘要集——第34分会：纳米催化[C];2014年

9 陈大明;张晨;孟国文;曾燮榕;孙亚光;吕瑞行;;ZrO_2基纳米超微粉生产技术与粉体特性[A];第四届全国颗粒制备与处理学术会议论文集[C];1995年

10 沈明荣;方亮;郑分刚;;BiFeO3基纳米材料在光催化及光伏中的应用[A];2011中国材料研讨会论文摘要集[C];2011年

相关重要报纸文章 前10条

1 本报驻马尼拉记者 王传军;走进马里基纳鞋博物馆[N];光明日报;2011年

2 杜文杰;佩乔恩基纳：52秒34[N];中国体育报;2003年

3 本报驻乌克兰记者 刘志海;乌克兰新总理力主深化改革[N];人民日报;2001年

4 李峻;乌克兰考虑出租本国天然气贮存设施[N];中国石化报;2006年

5 王薇;遭雷击失眠8年,竟发现失眠亦可享受[N];新华每日电讯;2006年

6 王俊鸣;美找到精确制备硅基纳米导线方法[N];科技日报;2004年

7 陶晓怡;昆山科研人员首获国家博士后科学基金[N];江苏科技报;2009年

8 记者吴迎春、黄晓东;李瑞环会见乌克兰总理[N];人民日报;2002年

9 胡小跃;法国再现文学书潮　著名作家纷纷出山[N];中华读书报;2004年

10 ;SI3n4和AL2N3基纳米复合陶瓷刀具[N];中国乡镇企业报;2000年

相关博士学位论文 前10条

1 张朵;基于同步辐射吸收谱的铂基纳米材料表征及在催化中的应用[D];苏州大学;2016年

2 刘岩;金基纳米材料在放射肿瘤学中应用的基础研究[D];中国科学院大学(中国科学院近代物理研究所);2016年

3 周伟林;硅基纳米波导非线性特性及在超连续谱中的应用研究[D];华中科技大学;2012年

4 程大莉;木基纳米复合材料加工工艺及光催化性能研究[D];南京林业大学;2010年

5 汪恂;玻璃基纳米复合TiO_2光催化膜的制备与灭菌性能研究[D];武汉理工大学;2008年

6 陈飞台;TiO_2基纳米结构的吸附与光催化性能研究[D];武汉大学;2013年

7 邹斌;新型自增韧氮化硅基纳米复合陶瓷刀具及性能研究[D];山东大学;2006年

8 柯博;ECR等离子体/离子束平台建设与硅基纳米材料的调控生长[D];中国科学技术大学;2012年

9 杨全民;介观结构对Fe基纳米晶合金磁性能影响的理论研究[D];西安建筑科技大学;2008年

10 陆德荣;PTFE基纳米复合材料微观结构定量分析[D];南京农业大学;2012年

相关硕士学位论文 前10条

1 庄春跃;离子液体基纳米流体导热系数的分子动力学模拟[D];大连理工大学;2015年

2 王东;氧化镓基纳米材料的制备和性能研究[D];北京理工大学;2016年

3 宋沛;新型铂基纳米复合材料的可控合成及其催化性能研究[D];浙江师范大学;2016年

4 吴丽苹;碘离子调控不同维度Pt基纳米结构的合成及其电催化性能[D];南京师范大学;2016年

5 龚明星;Pt基纳米分枝结构的制备及其电催化甲醇性能研究[D];南京师范大学;2016年

6 陈易;钯、铂基纳米晶的可控制备与电催化性能研究[D];湖北大学;2016年

7 雷海芬;可生物降解聚乳酸基纳米复合材料的制备及性能研究[D];哈尔滨工业大学;2007年

8 何江流;硅基纳米材料的光学非线性研究[D];华侨大学;2000年

9 马智超;绝缘油基纳米流体性能的实验研究与热导建模[D];湖北大学;2012年

10 戴晓磊;激光化学法合成银基纳米结构[D];天津大学;2011年

本文编号：1965842