基于多孔碳材料检测肿瘤细胞内生物标志物及载药系统的构建

发布时间：2023-03-12 17:34

　　多孔碳球(PCNs)由于其优异的物理化学性质和广泛的应用,在过去的十年中引起了人们极大的兴趣。然而,目前较为复杂的合成过程限制了其在各方面的的应用,多孔碳纳米球的简单可控合成仍是一个很大的挑战。本文首先通过简单的方法合成了多孔碳纳米球(PCNs)。与传统的纳米球相比,该PCN的合成过程不需要模板,只需恒温反应和高温碳化过程。功能化羧基和氨基的PCN的孔道可以通过连接siRNA将DOX包载到其中,并在连接叶酸后能够靶向癌细胞,实现协同治疗效果。该药物递送系统不仅细胞毒性可以忽略不计,并且可以实现141μg/mg的高DOX负载量,可以有效地递送这些物质进入细胞,从而实现更强的癌细胞杀伤能力。其次,设计了一种DNAzyme功能化的PCNs组成的双信号纳米探针可响应microRNA-21和锌离子(Zn²⁺)。存在microRNA-21和Zn²⁺时,荧光探针的异硫氰酸荧光素(FITC)荧光强度(激发/发射波长为488 nm/517 nm)和花青素5(Cy5)的荧光强度(激发/发射波长为633 nm/670 nm)显著增强。microRNA-21及其互补...

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【学位级别】：硕士

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摘要
abstract
第一章 文献综述
    1.1 多孔碳材料
        1.1.1 多孔碳材料简介
        1.1.2 基于PCNs的药物传递系统
            1.1.2.1 表面改性
            1.1.2.2 药物释放系统
            1.1.2.3 常见的载药方法
            1.1.2.4 粒径的影响
        1.1.3 缓释药物递送系统
            1.1.3.1 孔隙结构和孔道长度
            1.1.3.2 相互作用力
            1.1.3.3 扩散障碍影响
        1.1.4 受控/靶向药物输送系统
            1.1.4.1 刺激反应性CDDS
            1.1.4.2 靶向给药系统(TDDSs)
            1.1.4.3 受控和靶向的药物输送系统
        1.1.5 生物医学应用
            1.1.5.1 光热和协同治疗
            1.1.5.2 治疗性生物分子递送
        1.1.6 PCN材料的总结和展望
    1.2 DNA水凝胶
        1.2.1 DNA水凝胶的概念
        1.2.2 DNA水凝胶的合成
            1.2.2.1 树突状DNA组装水凝胶
            1.2.2.2 超长线性DNA缠绕水凝胶
            1.2.2.3 杂交DNA水凝胶
        1.2.3 DNA水凝胶的生物医学应用
            1.2.3.1 DNA水凝胶传感器
            1.2.3.2 DNA水凝胶用于药物输送
        1.2.4 DNA水凝胶总结
    1.3 课题意义及主要内容
第二章 功能化多孔碳纳米球用于药物、基因协同治疗
    2.1 引言
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验试剂
        2.2.2 实验仪器
        2.2.3 多孔碳球PCN的合成
        2.2.4 氧化多孔碳纳米球(O-PCN)和氨基化多孔碳纳米球(N-PCN)的合成
        2.2.5 PCN-si RNA-DOX-FA(PSDF)的合成
        2.2.6 细胞培养
        2.2.7 体外细胞摄取
        2.2.8 使用膜联蛋白V-PE/7-AAD分析试剂盒检测凋亡
        2.2.9 动物与肿瘤模型
    2.3 结果与讨论
        2.3.1 实验原理
        2.3.2 PCN及 PSDF的各项表征
            2.3.2.1 PCN及 PSDF的电镜表征
            2.3.2.2 PCN的分散性表征
            2.3.2.3 N-PCN的 mapping表征
            2.3.2.4 PCN的 zeta电位表征
            2.3.2.5 PCN的 DOX吸附量
            2.3.2.6 PSDF连接过程的紫外表征
            2.3.2.7 PSDF的 mapping表征
            2.3.2.8 递送系统连接过程电位表征
            2.3.2.9 条件优化
            2.3.2.10 不同探针的共聚焦
            2.3.2.11 PSDF在细胞内不同时间的激光共聚焦表征
            2.3.2.12 其他细胞内的激光共聚焦表征
            2.3.2.13 PSDF的细胞治疗效果
            2.3.2.14 小鼠实验及PSDF活体内分布
            2.3.2.15 小鼠肿瘤体积变化
            2.3.2.16 小鼠体重变化
    2.4 小结
第三章 DNAzyme功能化的多孔碳纳米球用作荧光纳米探针,用于成像检测活细胞中的micro RNA-21 和锌离子
    3.1 引言
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验试剂
        3.2.2 实验仪器
        3.2.3 多孔碳球PCN的合成
        3.2.4 氧化多孔碳纳米球(O-PCN)和氨基化多孔碳纳米球(N-PCN)的合成
        3.2.5 双检测探针(DDP)的合成
        3.2.6 细胞培养
        3.2.7 体外细胞吸收
        3.2.8 Zn2+的体外细胞吸收
        3.2.9 体外细胞毒性实验
    3.3 结果与讨论
        3.3.1 实验原理
        3.3.2 纳米探针的表征
            3.3.2.1 碳多孔材料的透射电镜表征
            3.3.2.2 PCN的 FITC吸附能力表征
            3.3.2.3 DDP的 TEM表征
            3.3.2.4 Zeta电位表征
            3.3.2.5 mapping表征
            3.3.2.6 DDP连接过程的紫外表征
            3.3.2.7 电泳表征
            3.3.2.8 可行性实验
            3.3.2.9 纳米探针的合成条件优化
            3.3.2.10 纳米探针的反应条件优化
            3.3.2.11 纳米探针在不同pH下的稳定性
            3.3.2.12 纳米探针随时间的稳定性
            3.3.2.13 micro RNA-21 的体外定量分析
            3.3.2.13 Zn²⁺的体外定量分析
            3.3.2.15 不同浓度Zn²⁺下共聚焦图像表征
            3.3.2.16 Zn²⁺抑制剂对激光共聚焦成像的影响
            3.3.2.17 DDP在细胞内不同时间的激光共聚焦表征
            3.3.2.18 正常细胞内的激光共聚焦表征
            3.3.2.19 PCN和纳米探针的细胞毒性
    3.4 小结
第四章 DNA交联水凝胶包覆的非模板合成多孔碳纳米球,用于同时成像检测活细胞中的ATP和硫醇
    4.1 引言
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验试剂
        4.2.2 实验仪器
        4.2.3 多孔碳球PCN的合成
        4.2.4 氧化多孔碳纳米球(O-PCN)和氨基化多孔碳纳米球(N-PCN)的合成
        4.2.5 N-PCNs-SPDP-DNA1 复合物(DP)的构建
        4.2.6 N-PCNs-SPDP-DNA1-MA-DNA2 的构建
        4.2.7 N-PCNs-SPDP-DNA1-PMA-DNA2 的制备
        4.2.8 MA-DNA4的构建
        4.2.9 PMA-DNA4 的制备
        4.2.10 DNA交联的PCNs纳米水凝胶的合成
        4.2.11 细胞培养
        4.2.13 CCK-8分析
        4.2.14 体外细胞摄取和成像
    4.3 结果与讨论
        4.3.1 实验原理
        4.3.2 纳米探针的表征
            4.3.2.2 PCN的 FITC吸附能力表征
            4.3.2.3 DHP的 TEM表征
            4.3.2.4 动态光散射的Size表征
            4.3.2.5 Zeta电位表征
            4.3.2.6 DHP连接过程的紫外表征
            4.3.2.7 电泳表征
            4.3.2.8 可行性实验
            4.3.2.9 纳米探针的条件优化
            4.3.2.10 纳米探针随时间的稳定性
            4.3.2.11 ATP的体外定量分析
            4.3.2.12 GSH的体外定量分析
            4.3.2.13 纳米探针的选择性
            4.3.2.14 细胞内ATP变化的DHP激光共聚焦成像
            4.3.2.15 细胞内硫醇变化的DHP激光共聚焦成像
            4.3.2.16 DHP在细胞内不同时间的激光共聚焦表征
            4.3.2.17 正常细胞内的激光共聚焦表征
            4.3.2.18 PCN和纳米探针的细胞毒性
    4.4 小结
结论
参考文献
附录 Ⅰ
附录 Ⅱ
致谢
攻读硕士学位期间发表的学术论文



本文编号：3761650