石墨烯复合纳米材料用于抗癌药物递送的荧光共聚焦成像分析

发布时间：2017-07-06 08:14

  本文关键词：石墨烯复合纳米材料用于抗癌药物递送的荧光共聚焦成像分析

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【摘要】：恶性肿瘤已成为当今威胁人类健康的主要疾病之一。目前,临床常用方法主要有手术切除、化学药物治疗及放射线治疗。但是这些治疗方法都有局限性,比如广谱抗肿瘤葸环类化疗药物阿霉素的毒性较大,长期应用可发生不可逆的心肌病变、脱发及骨髓抑制等。为降低阿霉素毒副作用并提高其治疗效果,阿霉素类似物、联合治疗及新型药物传递系统逐渐被开发出来。光热治疗(PTT)是近几年研究较多的微创肿瘤治疗技术,当光热剂进入癌症组织并有激光照射时,光热剂将吸收的光能转化成热能,在同样近红外(N1R)光照射时,肿瘤部位温度比正常组织高,而且癌细胞对温度的敏感性较强,导致肿瘤细胞的热消融及随后的死亡。随着技术的革新,纳米材料由于其特殊性质在新药的研发及药物递送中得到广泛的应用。以纳米材料为载体的光热治疗方法引起研究者的青睐,研究较多的纳米材料有金纳米材料、碳纳米材料及硫属铜化物等。多模式联合治疗癌症的方法可达到较好的治疗效果,近年来该方法得到广泛研究。化疗和光热纳米材料的联合治疗有利于克服传统抗癌药物对正常组织的毒副作用,而且光热纳米材料可使肿瘤细胞温度升高将其致死,从而达到协同治疗癌症的效果。但单一的纳米材料有时很难同时具备高载药量和光热性质,单独的介孔硅(MSN)具有较高的载药量及易修饰性,但其不具备光热转换性能,硫属铜化物具有靶向性差、难以修饰及负载药物困难等缺点,但其在近红外区具有很高的吸收。上述两种纳米材料在单独使用时只发挥一种作用,鉴于此,本文将还原型氧化石墨烯(rGO)分别与MSN和硫属铜化物制备了两种复合纳米材料药物传递系统,使其同时具备两种纳米材料的功能。我们考察了药物释放行为,并采用共聚焦荧光成像分析纳米材料药物传递及治疗效果。具体研究内容包括以下两个方面：(1) DOX@MSN@rGO-FA药物传递系统：运用MSN和rGO制备了具有化疗和光热治疗效果的纳米递药系统。研究了多功能复合纳米材料的紫外-可见光谱、光热升温性质、pH释放行为、纳米材料靶向性成像、细胞毒性及协同治疗效果等。此复合纳米材料具有以下优点：1)共聚焦荧光成像分析：基于叶酸受体介导的内吞作用途径,阿霉素和光热治疗剂rGO特定靶向癌细胞,从而减小非特异性毒性。2)近红外激光照射条件下,药物在酸性溶液中的累计释放率约为中性环境中的3倍,这是因为酸性环境中,作为介孔硅的堵孔材料rGO从硅上脱落下来,阿霉素释放,并且近红外激光使溶液温度升高,加速了阿霉素的释放,降低了药物对正常细胞的毒副作用。3)近红外激光照射时,rGO能够有效地将光能转化成热能,当复合纳米材料进入细胞并利用近红外激光照射后,化疗和光热治疗作用被激发,达到协同治疗癌细胞的目的,共聚焦荧光成像可直接观察到此效果。(2) Cu2-xSe@rGO-FA-DOX药物传递系统：采用简单的水相合成法制备了水相分散均匀的Cu2-xSe纳米粒子(Cu2-xSeNPs),具有很强的光热转换效率,当在溶液中加入rGO后,形成具备多种功能的复合纳米材料。一方面其光热性能具有增强趋势,光热升温曲线中可看出含有同浓度Cu2-xSeNPs时,复合纳米材料的温度升高得更快；另一方面赋予Cu2-xSe纳米粒子新的功能,复合纳米材料易与叶酸偶联,使其具有靶向性,共聚焦荧光成像可观察到纳米材料靶向癌细胞的行为。另外rGO可以负载药物且在酸性条件下释放,可减小毒副作用,纳米材料的复合使其同时具有化疗和光热治疗的效果,提高了治疗效果。综上所述,本论文将MSN、Cu2-xSe分别与rGO合成了具备多种功能的新型复合纳米递药系统。该系统具有叶酸靶向性和温度依赖、酸敏感释放行为,能够减小化疗药物对正常细胞的毒副作用,实现了对肿瘤的化疗和光热治疗效果,说明功能化复合纳米材料具有很好的应用前景。
【关键词】：介孔硅 还原型氧化石墨烯 硒化铜 药物传递 光热治疗
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R730.5;TB383.1
【目录】：

• 摘要7-9
• Abstract9-12
• 缩写符号对照表12-13
• 第1章 论文选题依据13-27
• 1.1 研究意义13
• 1.2 国内外研究现状及发展动态分析13-24
• 1.2.1 药物传递系统13-14
• 1.2.2 光热治疗14-20
• 1.2.3 联合治疗20-22
• 1.2.4 石墨烯复合纳米材料22-23
• 1.2.5 药物传递与共聚焦荧光成像分析23-24
• 1.3 存在的主要问题24
• 1.4 本研究的出发点及拟解决的问题24
• 1.5 研究内容及研究路线24-25
• 1.6 研究的可行性分析25-27
• 第2章 MSN@rGO用于抗癌药物传递和热疗及荧光共聚焦成像分析27-45
• 2.1 前言27
• 2.2 实验部分27-32
• 2.2.1 实验仪器27-28
• 2.2.2 实验试剂28-29
• 2.2.3 实验内容29-32
• 2.3 结果与讨论32-43
• 2.3.1 还原型氧化石墨烯包被介孔硅的表征32-37
• 2.3.2 MSN@rGO的紫外可见吸收光谱及光热升温曲线37-38
• 2.3.3 阿霉素的负载及释放38-39
• 2.3.4 荧光共聚焦成像39-40
• 2.3.5 纳米材料生物相容性实验40
• 2.3.6 体外化疗和光热治疗40-43
• 2.4 小结43-45
• 第3章 Cu_(2-x)Se@rGO的合成及其药物释放和热疗的研究45-59
• 3.1 前言45
• 3.2 实验部分45-49
• 3.2.1 实验仪器45-46
• 3.2.2 实验试剂46-47
• 3.2.3 实验内容47-49
• 3.3 结果与讨论49-57
• 3.3.1 复合纳米材料Cu_(2-x)Se@rGO-FA-DOX的表征49-52
• 3.3.2 复合纳米材料Cu_(2-x)Se@rGO的光热升温曲线和药物释放52-54
• 3.3.3 Cu_(2-x)SeNPs和Cu_(2-x)Se@rGO细胞毒性实验54
• 3.3.4 荧光共聚焦成像54-55
• 3.3.5 化疗和光热治疗实验55-57
• 3.4 小结57-59
• 第4章 全文总结与展望59-61
• 4.1 全文总结59
• 4.2 前景展望59-61
• 参考文献61-67
• 研究生期间科研成果67-69
• 致谢69

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