智能复合纳米颗粒用于诊断治疗一体化的应用研究

摘要

众所周知癌症已经成为人类在健康领域中面临的重大问题。临床研究控制和治愈肿瘤最有效的方式是实现早期的诊断和治疗，而如何使肿瘤早期诊断成为现实，提高治疗效果己成为这一研究领域的热门话题。纳米医学，即纳米技术在医学中的应用，推动了脂质体，纳米颗粒，胶束等载药型纳米颗粒的发展。重要的是这些医学纳米材料作为有效的诊断治疗试剂用于多种疾病的诊断和治疗。一个优秀的纳米材料应该具备多重优势:(1)实现肿瘤或其他疾病的早期可视化，(2)有效转运药物到目标部位，(3)诊断治疗试剂在体内的分布以及(4)使用可视化的治疗策略降低毒副作用。因此，优秀的纳米材料在诊断治疗领域有着举足轻重的作用。
　　在第二章中，我们研发荧光染料Cy5.5标记的透明质酸，通过装载硫化铜，构成纳米颗粒（HANPC）。硫化铜拥有较好的近红外吸收特性，可用于光声成像和肿瘤光热治疗。在这个系统中，经Cy5.5荧光信号与纳米颗粒内部CuS发生淬灭，直到整个纳米颗粒被透明质酸酶分解，荧光才得以恢复。此外，尾静脉注射HANPC到SCC7荷瘤小鼠体内，肿瘤部位观察到明显的荧光/光声信号，同时进行激光辐射，肿瘤产生明显的抑制效果。
　　为了进一步提高光转换效率并且改善当前纳米材料的肿瘤消融效果。在第三章中，我们通过金纳米颗粒生长在氧化石墨烯(GO)表面，研发一种荧光/光声成像指导的光热试剂。Cy5.5标记的基质金属蛋白酶-14基质(CP)化学修饰到石墨烯/金纳米复合物上，形成可活化诊断治疗试剂(CPGA)。淬灭状态下的CPGA可以被金属基质蛋白酶MMP-14分解，从而使荧光得以恢复。研究还发现发现石墨烯/金复合物具有更高的光热效应。尾静脉注射CPGA到SCC7荷瘤小鼠，肿瘤区域的荧光和光声信号随着时间的推移增加，其峰值出现在注射后第6小时。经该纳米复合物介导的光热治疗对肿瘤组织产生更强的抑制作用。
　　总而言之，本论文较完整的描述了两种可视化纳米材料在诊疗一体化中的应用。我们的研究为了鼓励这种靶向性多功能纳米复合物的生物医学应用，尤其是癌症治疗诊断学。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 课题研究背景

1．2 常见的纳米载体

1．2．1 透明质酸纳米颗粒

1．2．2 石墨烯

1．3 智能纳米材料

1．3．1 酶活化的纳米材料

1．3．2 活性氧活化的纳米材料

1．3．3 pH活化的纳米材料

1．3．4 光活化的纳米材料

1．4 成像方法的分类

1．4．1 光学成像

1．4．2 光声成像

1．4．3 磁共振成像

1．5 光热治疗

1．5．1 金纳米颗粒

1．5．2 碳纳米管

1．6 诊疗一体化的研究进展

1．7 本课题的主要研究内容

第2章 可活化透明质酸在诊断治疗一体化中研究

2．1 引言

2．2 实验材料及仪器

2．2．1 实验材料及试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 实验所需动物及细胞系

2．2．4 常用溶液，试剂的配制

2．3 实验方法

2．3．1 HANP的制备方法

2．3．2 HANPC的制备方法

2．3．3 HANPC的体外表征

2．3．4 HANPC的酶促反应实验

2．3．5 HANPC的体外光热效果

2．3．6 HANPC的体外光声信号

2．3．7 肿瘤细胞摄取实验

2．3．8 细胞毒性研究

2．3．9 多模态成像

2．3．10 肿瘤光热治疗

2．3．11 统计学处理及分析

2．4 实验结果与讨论

2．4．1 体外表征

2．4．2 确定CuS装载率和包封率

2．4．3 酶促反应实验

2．4．4 体外光热实验

2．4．5 体外光声信号

2．4．6 细胞摄取实验

2．4．7 细胞毒性研究

2．4．8 多模态成像

2．4．9 生物分布

2．4．10 肿瘤光热治疗

2．4．11 体内毒性测试

2．5 本章小结

第3章 可活化石墨烯纳米复合物在诊疗一体化中的研究

3．1 引言

3．2 实验材料及仪器

3．2．1 实验材料及试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 实验所需动物以及细胞系

3．2．4 常用溶液，试剂的配制

3．3 实验方法

3．3．1 MMP-14敏感基质多肽的制备

3．3．2 CPGA纳米复合物的制备

3．3．3 CPGA的体外表征

3．3．4 0PGA的体外光声成像

3．3．5 CPGA的酶促反应实验

3．3．6 体外光热效应测试

3．3．6 CPGA的体内多模态成像

3．3．7 增强的肿瘤光热治疗

3．3．8 统计学处理及分析

3．4 实验结果与讨论

3．4．1 CPGA的制备

3．4．2 体外表征

3．4．3 体外光声成像

3．4．4 酶促反应实验

3．4．5 体外光热实验

3．4．6 多模态成像

3．4．7 生物分布

3．4．8 增强的肿瘤光热治疗

3．4．9 安全性评价

3．5 本章小结

结论和展望

参考文献

硕士期间论文发表情况

硕士期间获奖情况

致谢