功能化纳米硒化钼的抗肿瘤活性及其多模态成像的研究

摘要

癌症已经成为了严重威胁人类健康的疾病之一。显然，现今肿瘤诊断治疗的新要求是趁早诊断、准确检测、有效治疗。目前，临床上使用的肿瘤成像技术有超声成像(US)、荧光活体成像、核磁共振成像(MRI)、X射线计算机断层扫描成像(CT)、光声成像(PA)等，但由于单独的成像手段都有一定的局限性，而且一般是根据肿瘤的形态变化对肿瘤进行诊断，因此会对早期肿瘤的发现和及时治疗造成困难。此外，现有的癌症治疗临床手段，如手术、化疗和放疗等，其治疗效果都不尽理想。因此，必须要创新诊疗手段，探索研发新的有效的肿瘤诊疗新策略，提高早期肿瘤的诊断精准性和增强治疗效果。 因此，随着医学影像学和纳米技术的飞速发展，学者们提出了两个新概念——多模态成像和诊疗一体化。为了弥补单独成像技术的不足，将多种成像手段整合在一起来提高成像准确性，这将会是医学成像发展的必然趋势，在临床应用上也具有极大的潜在价值。一般的癌症诊断和治疗是两个独立的过程，在这漫长的过程中存在着诸多的不稳定因素，会导致肿瘤治疗效果不显著。若能够将癌症的诊断与治疗有机地结合起来，实现全新的诊疗一体化医疗模式，利用诊疗一体化试剂的多种成像功能，准确地获取肿瘤相关信息，由此来制订个性化治疗方案，对癌症进行早期诊断和有效治疗，这将有机会成为癌症研究的主流。基于此，将多功能成像造影剂与癌症治疗药物有机地装载在纳米载体上，实现多模态成像诊断疾病和监控治疗过程，这将会为癌症治疗提供新的思路和策略。 基于以上研究背景，本文中前期设计并合成了一系列诊疗一体化纳米药物用于癌症诊断与治疗，目的在于寻找新型诊疗一体化纳米体系，同时拥有成像造影和治疗癌症的作用，在降低传统药物的毒性并提高其抗肿瘤活性的同时赋予纳米体系成像功能，诊断肿瘤并监控治疗过程，全文共分为三章。 第一章为绪论部分，简要介绍了二维过渡金属硫化物在生物医学上的研究进展以及现今纳米抗肿瘤策略的研究进展，重点介绍了新型肿瘤光学治疗方法与肿瘤多模态成像及诊疗一体化在癌症诊疗领域的重大意义，同时阐述了本课题的选题目的和意义。 第二章，研究Gd3+掺杂的硒化钼纳米片实现双模态成像及其癌症光热治疗效果。利用简单液相法合成Gd3+掺杂的硒化钼纳米片，然后通过聚乙二醇表面修饰，最终构建出在生理溶液中高稳定性和体外体内低毒性的诊疗一体化纳米药物MoSe2(Gd3+)-PEG纳米片，实现双模成像并指导癌症光热治疗。Gd3+作为顺磁性物质为MoSe2(Gd3+)-PEG纳米片在磁共振成像中提供了强烈的造影效果，而MoSe2在近红外区域拥有强的光学吸收使得MoSe2(Gd3+)-PEG纳米片可以作为光声成像的造影剂和光热治疗的光热剂。在体外细胞实验中，由于MoSe2(Gd3+)-PEG纳米片具有较好的光热性能从而消融肿瘤细胞。在体内实验中，对皮下肿瘤模型小鼠静脉注射MoSe2(Gd3+)-PEG后，通过磁共振/光声双模态成像，发现在肿瘤处有高的渗透和保留效应。体内抗肿瘤实验实验证明MoSe2(Gd3+)-PEG具有显著的抗肿瘤效果。 第三章，研究硒化钼纳米花负载吲哚菁绿实现显著的癌症联合治疗效果。结合第二章对无机材料硒化钼的深入研究，创新地合成出硒化钼纳米花载体，随后在其上装载吲哚菁绿作为光动力治疗剂，最后进行表面修饰上响应性聚多巴胺仿生层和肿瘤靶向物质透明质酸，构建出一个诊疗一体化纳米载体系统(MoSe2@ICG-PDA-HA)应用于肿瘤光热/光动力治疗。体外细胞毒性实验表明MoSe2@ICG-PDA-HA具体较好的生物相容性，体外细胞凋亡实验证明MoSe2@ICG-PDA-HA在光照下能显著诱导肿瘤细胞凋亡。3D细胞球实验模拟实体肿瘤，证明MoSe2@ICG-PDA-HA具有较好的肿瘤渗透深度(~80μm)以及显著的细胞消融作用。最后通过荷瘤小鼠体内实验表明MoSe2@ICG-PDA-HA具有显著的抗癌效果和较好的抗迁移作用和抗增殖作用。

目录

声明

第一章 绪论

1.1引言

1.2二维过渡金属硫化物在生物医学的研究进展

1.2.1 生物检测

1.2.2 生物成像

1.2.3 肿瘤治疗

1.2.4 二维过渡金属硫化物的毒性研究

1.3基于纳米抗肿瘤策略的研究进展

1.3.1改善肿瘤乏氧环境

1.3.2靶向肿瘤外基质

1.3.3靶向肿瘤代谢

1.3.4抗肿瘤血管生成

1.3.5调控肿瘤渗透肽

1.3.6 纳米光学疗法

1.4新型肿瘤治疗方法——光学疗法

1.4.1 光热治疗

1.4.2 光动力治疗

1.5多模态肿瘤成像及诊疗一体化

1.5.1 肿瘤分子成像技术

1.5.2 多模态成像技术

1.5.3癌症诊疗一体化

1.6 本课题的选题意义和研究目的

1.6.1 硒化钼纳米片作为癌症诊疗剂的研究

1.6.2 功能化硒化钼用于肿瘤联合治疗的研究

参考文献

第二章 Gd3+掺杂MoSe2纳米片实现高效光热治疗癌症及其作为双模态成像诊疗剂的研究

2.1前言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂

2.2.2 实验仪器

2.2.3 细胞株

2.2.4 实验方法

2.3 结果与讨论

2.3.1 MoSe2(Gd3+)的合成和表征

2.3.2 MoSe2(Gd3+)-PEG的合成和表征

2.3.3 MoSe2(Gd3+)-PEG的体外光热功能

2.3.4 MoSe2(Gd3+)-PEG体外核磁成像和光声成像

2.3.5 细胞毒性实验和体外光热治疗评价

2.3.6 体内双模态成像分析

2.3.7 MoSe2(Gd3+-3)-PEG体内光热治疗

2.3.8 MoSe2(Gd3+-3)-PEG体内光热治疗效果评价

2.3.9 对MoSe2(Gd3+-3)-PEG毒性的初步评价

2.4 结论

参考文献

第三章 响应性功能化硒化钼纳米花实现高效联合治疗乳腺癌及其生物成像的研究

3.1 前言

3.2实验部分

3.2.1 实验试剂

3.2.2实验仪器

3.2.3 细胞株

3.2.4实验方法

3.3结果与讨论

3.3.1 MoSe2@ICG-PDA-HA的合成和表征

3.3.2 MoSe2@ICG-PDA-HA的稳定性

3.3.3 MoSe2@ICG-PDA-HA的体外模拟释放

3.3.4 MoSe2@ICG-PDA-HA的光热/荧光作用

3.3.5细胞对MoSe2@ICG-PDA-HA的摄取实验

3.3.6 MoSe2@ICG-PDA-HA的活性氧检测

3.3.7 MoSe2@ICG-PDA-HA诱导细胞凋亡

3.3.8 3D多细胞球实验研究纳米体系抗癌作用及细胞渗透能力

3.3.9 MoSe2@ICG-PDA-HA的活体荧光成像与体内分布

3.3.10 MoSe2@ICG-PDA-HA在体内联合治疗的抗肿瘤活性研究

3.3.11 MoSe2@ICG-PDA-HA的毒性评价

3.4 结论

参考文献

硕士期间论文发表

致谢