氧化钼纳米材料的制备及其肿瘤诊疗应用研究

发布时间：2017-08-11 17:20

  本文关键词：氧化钼纳米材料的制备及其肿瘤诊疗应用研究

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【摘要】：随着诊疗一体化纳米药物的发展,近红外光介导的光疗结合可实时监测的生物医学成像技术,成为当今纳米医学领域研究的热点。光介导治疗技术的有效实施,离不开在近红外波长段有良好吸收性能的光敏剂。目前,一些具有等离子共振的纳米材料作为光敏剂被应用于光介导治疗,但是由于成本较高,且合成方法过于繁琐而受到限制。此外,在近红外吸收性能方面,它们的吸收谱带均较窄,并且很难对近红外长波长端的热疗“第二窗口”产生高的吸收值。因此,开发对长波长近红外线具有高效吸收的光敏剂,使其能够对1000-1400 nm范围内的近红外光具有强吸收,同时引起过高热或自由基的产生,是光介导治疗研究面临的又一重要难题。氧化钼纳米材料作为一类新型的等离子体半导体材料,能够结合多种医学诊断与治疗功能,在药物递送、生物传感、成像造影以及肿瘤治疗等方面有重要的应用。因此,开展具有多功能等离子体氧化钼纳米材料的制备及癌症诊疗研究,即基于生物医学应用对纳米材料的要求,研究如何通过简单快捷的方法制备集近红外吸收良好、生物相容性好、多光谱光声成像能力于一身的氧化钼纳米材料,并从细胞水平到活体层次对氧化钼纳米材料的生物学行为和生物医学功能进行评价,为其在生物医学领域的应用提供科学依据,具有重要的研究意义和实际应用价值。论文以钼酸铵为钼源,无水乙醇为还原剂,去离子水为溶剂,盐酸为p H调控剂,聚乙二醇(PEG4000)为修饰剂,根据最优化配比条件钼酸铵:乙醇:去离子水:PEG4000=1 mmo L:100 m L:200 m L:2 g,利用溶剂热法,在温度为160oC,水热条件下反应12 h制备了PEG修饰的氧化钼纳米空心球(PEG-Mo O3-x HNSs)和PEG修饰的氧化钼纳米颗粒(PEG-Mo Ox NPs)。利用XRD、SEM、TEM、XPS等分析技术对氧化钼纳米材料的成分、结构、微观形貌、元素价态等进行了表征。通过在细胞水平和活体层次的实验研究,评价了氧化钼纳米材料的生物学行为和生物医学功能。论文取得了如下主要成果:1.制备的PEG-Mo O3-x HNSs主要物相组成为正交相的Mo4O11(PDF卡片编号为JCPDS:65-0397)和单斜相的Mo O2(PDF卡片编号为JCPDS:32-0671);PEG-Mo O3-x HNSs的微观形貌为尺寸均匀的空心结构,其粒径约为100 nm,球体表面由无数细小颗粒组成;PEG-Mo O3-x HNSs中含有Mo4+、Mo5+和Mo6+三种价态的钼元素;N2吸脱附曲线及比表面积孔径分布曲线表明,该PEG-Mo O3-xHNSs比表面积计算为29.76 m2g-1。2.制备的PEG-Mo Ox NPs为主要成分为正交相的Mo4O11(PDF卡片编号为JCPDS:65-0397)和单斜相的Mo O2(PDF卡片编号为JCPDS:65-1273);PEG-Mo Ox NPs尺寸为10-50 nm;动态光散射测试结果表明,PEG-Mo Ox NPs的水合直径平均值为31 nm;PEG-Mo Ox NPs中同样含有Mo4+、Mo5+和Mo6+三种价态的钼元素;3.利用PEG-Mo O3-x HNSs作为药物载体,负载抗肿瘤药物喜树碱(CPT),得到负载产物PEG-Mo O3-x@CPT HNSs。由热效应测试结果计算得到PEG-Mo O3-x HNSs的光热转换效率为32.54%。PEG-Mo O3-x HNSs作为药物载体有效负载难溶抗肿瘤药物喜树碱,药物负载为0.06 mmol/g。在药物的释放过程中,整个体系表现出p H和808 nm近红外光刺激双响应模式,48 h后,累计药物释放总量达40.71%、60.86%。细胞层次杀伤结果表明,在激光功率为1W/cm2,照射10 min条件下,PEG-Mo O3-x@CPT HNSs(含CPT浓度为0.1μg/m L)组Hale细胞孵育48 h存活率只有20%,比相当含量的纯CPT或PEG-Mo O3-x HNSs具有更大的癌细胞杀伤作用;活体实验结果表明,尾静脉注射PEG-Mo O3-x@CPT HNSs组肿瘤抑制率达90%以上,此外,PEG-Mo O3-x HNSs具有作为MSOT成像造影剂的性能,利用成像手段可视化的监测PEG-Mo O3-x HNSs在活体肿瘤模型部位循环的踪迹。PEG-Mo O3-x HNSs能够实现有效的药物缓释,达到药物化疗与光热治疗的有效协同。4.PEG-Mo Ox NPs具有很好的水溶性和生物相容性;与Hale细胞共孵育24h后,初始浓度为100μg/m L的PEG-Mo Ox NPs细胞摄入量接近20%。细胞实验结果表明,在功率为1.0 W/cm2激光作用下,1064 nm激光照射比808 nm激光癌细胞杀伤效果高10%以上;活体实验结果分析表明,控制最高温度低于43oC,在功率为0.6 W/cm2 1064 nm激光作用下,PEG-Mo Ox NPs能够产生的活性氧物种并协同温和热疗来有效抑制肿瘤生长。此外,PEG-Mo Ox NPs尾静脉注射荷瘤鼠后15 d可通过肾代谢出体外。PEG-Mo Ox NPs能够作为一种有效的生物学第二窗口光疗制剂。
【关键词】：等离子体 氧化钼纳米材料 PEG修饰 光声成像 协同治疗
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.1;R730.5
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 绪论11-37
• 1.1 研究背景和意义11-13
• 1.2 近红外光敏剂及光介导癌症诊疗进展13-24
• 1.2.1 上转换纳米粒子在光介导癌症诊疗中的应用14-15
• 1.2.2 碳材料在光介导癌症诊疗中的应用15-16
• 1.2.3 半导体纳米材料在光介导癌症诊疗中的应用16-17
• 1.2.4 等离子体纳米材料用于光介导癌症诊疗17-24
• 1.3 纳米氧化钼的研究进展及其在生物领域应用24-35
• 1.3.1 纳米氧化钼的研究进展25-31
• 1.3.2 典型氧化钼纳米材料合成形貌调控31-32
• 1.3.3 纳米氧化钼的生物领域应用32-35
• 1.4 本论文选题思路及研究内容35-36
• 1.5 论文创新点36-37
• 第2章 实验材料、仪器设备与研究方法37-44
• 2.1 实验材料和仪器37-38
• 2.1.1 实验材料和试剂37
• 2.1.2 实验仪器设备37-38
• 2.2 实验研究方法38-44
• 2.2.1 成分、微观形貌、元素价态等基本表征38-39
• 2.2.2 光热性能表征39-40
• 2.2.3 细胞培养40
• 2.2.4 细胞毒性分析40
• 2.2.5 PEG-MoO_(3-x)HNSs的抗肿瘤药物负载与控释40-41
• 2.2.6 PEG-MoO_xNPs的第二窗口的体外活性氧（ROS）测试41
• 2.2.7 细胞层次的热/化疗效果研究41-42
• 2.2.8 活体层次的安全性评价42
• 2.2.9 活体层次的治疗效果研究42-44
• 第3章 氧化钼纳米材料的制备与表征44-55
• 3.1 引言44
• 3.2 氧化钼纳米空心球的制备的制备44-45
• 3.3 PEG修饰的氧化钼纳米空心球的制备45
• 3.4 PEG修饰的氧化钼纳米颗粒的制备45-46
• 3.5 氧化钼纳米材料的表征46-54
• 3.5.1 氧化钼纳米材料物相组成表征46-48
• 3.5.2 氧化钼纳米材料微观形貌和结构表征48-49
• 3.5.3 氧化钼纳米材料粒径表征49-50
• 3.5.4 氧化钼纳米材料元素及价态分布表征50-51
• 3.5.5 氧化钼纳米空心球材料的BET表征51-52
• 3.5.6 氧化钼纳米材料的FT-IR表征52-53
• 3.5.7 氧化钼纳米材料的分散性表征53-54
• 3.6 本章小结54-55
• 第4章 多功能等离子体氧化钼纳米空心球光热/化疗协同抗肿瘤研究55-69
• 4.1 引言55-56
• 4.2 PEG-MoO_(3-x)HNSs的吸收及光热性能测试分析56-58
• 4.3 PEG-MoO_(3-x)HNSs对难溶药物的负载与控释测试分析58-60
• 4.4 PEG-MoO_(3-x)HNSs的细胞毒性及光热杀伤效果研究60-63
• 4.5 PEG-MoO_(3-x)HNSs的生物安全性评价63-65
• 4.6 PEG-MoO_(3-x)HNSs的光声成像65-66
• 4.7 PEG-MoO_(3-x)HNSs的活体肿瘤治疗结果分析66-68
• 4.8 本章小结68-69
• 第5章 氧化钼纳米颗粒“第二窗口”光介导肿瘤治疗69-84
• 5.1 引言69-70
• 5.2 PEG-MoO_xNPs在第一、二窗口光热性能测试分析70-73
• 5.3 PEG-MoO_xNPs在 1064 nm光照下ROS产生情况测试分析73-75
• 5.4 PEG-MoO_xNPs的细胞摄取、毒性及凋亡分析75-78
• 5.5 PEG-MoO_xNPs对小鼠长期毒性评价78-81
• 5.5.1 PEG-MoO_xNPs对红细胞溶血实验78
• 5.5.2 PEG-MoO_xNPs的血生化和血常规分析78-79
• 5.5.3 PEG-MoO_xNPs活体安全性评价79-80
• 5.5.4 PEG-MoO_xNPs的体内分布及代谢情况分析80-81
• 5.6 PEG-MoO_xNPs的活体层次治疗结果分析81-82
• 5.7 本章小结82-84
• 结论84-86
• 致谢86-87
• 参考文献87-98
• 攻读学位期间取得学术成果98

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：657322