水滑石纳米复合材料用于癌症光学治疗和细胞成像的性能研究

发布时间：2017-10-02 07:08

  本文关键词：水滑石纳米复合材料用于癌症光学治疗和细胞成像的性能研究

  更多相关文章： 水滑石 光学治疗 共沉淀 近红外成像 光敏剂荧光成像

【摘要】：层状双金属氢氧化物水滑石(LDHs)具有独特的二维层状结构和主体层板、层间客体分子的可调控性能,引起了功能材料领域的广泛关注。利用客体分子与主体层板存在的静电力、氢键、范德华力等相互作用,可将药物／基因插层组装进入LDHs层问,得到的LDHs纳米复合材料在癌症治疗和诊断领域显示了广泛的发展和应用前景。癌症的光学治疗,包括光热治疗(PTT)和光动力治疗(PDT),作为一种新兴的治疗手段,由于其微创可控的治疗过程和显著的治疗效果,受到研究者的广泛关注。本论文以LDHs层状材料为主体,有机光热试剂和光敏剂为客体,通过共沉淀方法分别构筑了两种LDHs复合纳米材料。并且通过调控层板金属元素组成及层间阴离子浓度,揭示了LDHs主-客体及客-客体的相互作用对客体存在状态、排布取向的影响,并进一步研究了复合材料在细胞成像及光学治疗方面性能。论文的主要研究内容及结果如下：1.光热试剂/LDHs纳米复合材料的制备及其近红外成像和光热治疗性能的研究采用共沉淀方法将有机光热试剂吲哚菁绿(ICG)和靶向分子叶酸(FA)共插层进LDHs层间构建复合光热试剂ICG-FA/LDH。由于主体-客体和客体-客体的相互作用,ICG在LDHs层间以单分子态存在,从而导致复合材料的光热转换效率与未插层ICG相比提升了11.4%。细胞实验表明：具有叶酸受体的癌细胞(KB细胞)对复合材料吸收较好,表现出近红外成像性能。在光热治疗效果测试中,较低浓度的复合材料(ICG当量浓度8 μg/mL)在较低能量的近红外光照条件下(1.1 Wcm-2,12 min),对KB细胞达到87.4%的细胞杀伤力。此外,复合光热试剂还表现出良好的生物相容性和存储稳定性,为其进一步应用提供了保障。2.光敏剂/LDHs纳米复合材料的制备及其荧光成像和光动力治疗性能的研究采用共沉淀-吸附联用方法制备了5-氨基酮戊酸(5-ALA)-叶酸-LDHs纳米复合材料(ALA-FA-LDH)。复合纳米材料粒径均一,分散性好,具有良好的层状结构且5-ALA与FA均匀分散于LDH表面。通过FITC标记样品ALA-FA-LDH的方法,考察癌细胞KB细胞(有叶酸受体)和正常细胞L-02细胞(无叶酸受体)对样品的摄取量。KB细胞较L-02细胞摄取量有了4倍左右的提高,体现了复合材料对具有叶酸受体的细胞的靶向作用。正常细胞中由于反馈调节机制无过量PphlX积累,而癌细胞中有明显的PphIX红色荧光,可以用于光敏剂荧光成像；将5-ALA浓度为5 μg/mL的ALA-FA-LDH复合纳米材料与癌细胞共同孵育,经过635 nm、 25 mw/cm2的近红外光处理20 min,能够达到72.6%的细胞抑制效果,具有较好的光动力治疗价值。综上所述,本论文通过插层／吸附的方法成功合成了两种靶向的光学治疗复合材料,在药物靶向输运、荧光成像和癌症光学治疗等方面做了有益的探索,具有潜在的应用价值。
【关键词】：水滑石 光学治疗 共沉淀 近红外成像 光敏剂荧光成像
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB332;R730.5
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 绪论14-30
• 1.1 引言14
• 1.2 纳米载药体系14-21
• 1.2.1 纳米载药体系的概述14-15
• 1.2.2 常见的无机纳米载药体系15-21
• 1.3 水滑石纳米载药体系21-27
• 1.3.1 LDHs的结构和性质21-22
• 1.3.2 LDHs的制备22-23
• 1.3.3 LDHs的应用23-24
• 1.3.4 LDHs在生物医药领域的应用24-26
• 1.3.5 水滑石纳米载药体系的载药机理26-27
• 1.3.6 水滑石纳米载药体系的优势27
• 1.4 本论文研究的内容、目的及意义27-30
• 1.4.1 本论文研究的内容27-28
• 1.4.2 本论文研究的目的及意义28-30
• 第二章 水滑石复合材料在肿瘤近红外成像和光热治疗的应用30-50
• 2.1 引言30-31
• 2.2 实验部分31-33
• 2.2.1 实验药品31
• 2.2.2 ICG/LDH复合纳米材料的制备31
• 2.2.3 ICG-FA/LDH复合纳米材料的制备31-32
• 2.2.4 光热转化效率的测定32
• 2.2.5 细胞对药物摄取量的测定32
• 2.2.6 光热治疗效果测定32-33
• 2.2.7 实验样品表征33
• 2.3 结果与讨论33-48
• 2.3.1 ICG/LDH复合纳米材料的结构与形貌分析33-37
• 2.3.2 ICG-FA/LDH复合纳米材料的结构与形貌分析37-38
• 2.3.3 复合材料紫外-可见-近红外吸收特性38-40
• 2.3.4 复合材料稳定性分析40-41
• 2.3.5 复合材料光热转换效率测试41-43
• 2.3.6 复合材料在细胞近红外荧光成像性能研究43-44
• 2.3.7 复合材料在细胞的光热治疗效果评价44-48
• 2.4 本章小结48-50
• 第三章 水滑石复合材料在肿瘤光敏剂荧光成像和光动力50-64
• 3.1 引言50-51
• 3.2 实验部分51-54
• 3.2.1 实验药品51
• 3.2.2 ALA-LDH复合纳米材料的制备51-52
• 3.2.3 ALA-FA-LDH复合纳米材料的制备52
• 3.2.4 复合纳米材料的药物负载量的测定52-53
• 3.2.5 不同细胞对复合材料摄取量的测定53
• 3.2.6 PphIX积累量的测定及艾拉光动力治疗(ALA-PDT)效果的评价53
• 3.2.7 复合材料光敏剂荧光成像性能的考察53-54
• 3.2.8 样品表征54
• 3.3 结果与讨论54-63
• 3.3.1 ALA-LDH复合纳米材料的结构和形貌分析54-57
• 3.3.2 ALA-FA-LDH复合纳米材料的结构和形貌分析57-60
• 3.3.3 细胞对药物摄取量的测定60-61
• 3.3.4 细胞内PphIX积累量的测定61
• 3.3.5 复合材料ALA-PDT效果的测定61-62
• 3.3.6 复合材料光敏剂荧光成像性能的研究62-63
• 3.4 本章小结63-64
• 第四章 结论64-66
• 本论文创新点66-68
• 参考文献68-76
• 致谢76-78
• 研究成果及发衰的学术论文78-80
• 作者和导师简介80-81
• 附件81-82

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