空心铜/铁硫化物纳米粒子的抗癌性能研究

摘要

目前，对于治疗肿瘤治疗方法主要有手术治疗、放射性治疗及化学治疗这3种方法。不管是在手术或放射性治疗基础上的化学治疗，或是仅仅依赖化学治疗这种手段的抗肿瘤的研究，不可置疑的是化疗已经成为抗肿瘤最常用的手段。化学治疗经常使用细胞毒素药物作为一种抗肿瘤的药物，但因为缺少特异性，在对肿瘤细胞发挥药物毒性的时候，对正常的细胞也发挥毒性，药物利用率低，毒副作用较大，极大地限制化疗的应用。本课题制备了一种硫化物纳米核壳结构并且以近红外光为激发条件，硫化铜/铁纳米材料可吸收近红外光并将其转化为热，可应用于光热治疗肿瘤细胞，而且由于其内部空心结构可作为药物载体负载抗癌药物进行肿瘤治疗。同时，其吸收光转化的热可以加速药物的释放，实现抗癌药物的控制释放。 主要的研究内容如下: (1)以CuO为前驱体和模板，通过改变硫源浓度和反应时间，合成空心CuS纳米块结构，尺寸约为250-300nm之间。由于外壳具有丰富的多孔结构，提供空间容纳抗癌药物阿霉素。空心纳米结构能够快速的吸收近红外光，此外，ROS的生成机制也是通过加入一些捕获剂来实现，为进一步提高CuS单分散性和生物相容性，PEG-NH2被修饰在纳米结构外面形成DOX-CuS@PEG，并且揭示了酸性近红外敏感释放性能。DOX-CuS@PEG协同化疗联合PTT和PDT的疗效显示特异性能增强对癌细胞的细胞毒性。 (2)合成了既具有PDT又具有PTT性能的FeS2@C yolk-shell纳米材料，首先通过简单的一步热液法合成Fe3O4@C，然后对Fe3O4@C进行选择性酸化刻蚀，得到核壳结构的Fe3O4@C结构。再通过简单的水热硫化得到FeS2@C。FeS2@C具有较强的近红外吸收和较高的光热转换效率，这是由于它的窄带隙(1.52eV)和新颖的空心结构。正如预期的那样，FeS2@C yolk-shell纳米材料也揭示了近红外照射下ROS的生成，加入不同捕获剂和进行ESR测试详细研究了生成过程，显示·OH和·O2-是系统中主要的活性基团。通过对FeS2的能带进行评价，发现其CB电位足以氧化水形成O2。正如预期的那样，O2的溶解也被检测到可以进一步增强PDT并缓解缺氧。此外，Fe离子的芬顿反应也使FeS2降解细胞内的H2O2生成·OH和O2来辅助PDT。为了充分利用空心结构，在材料中加入光敏剂ICG，进一步改善PTT和PDT效果。然后将PEG-NH2负载到纳米材料外，进一步保证其单分散性和生物相容性。PTT与PDT的协同治疗增强了抗肿瘤效果。 (3)采用简单的一步热液法合成SiO2@Fe3O4@C，再用Na2CO3去除模板SiO2，得到空心的Fe3O4@C。合成的空心纳米结构尺寸约为150-180nm。然后采用温和硫化法得到产物FeS2@C。采用简单的机械搅拌方法实现了Au的功能化得到FeS2@C@Au。为了提高其材料的单分散性进行了PEG的修饰，得到FeS2@C@Au@PEG，O2的溶解也被检测到可以进一步增强PDT并缓解缺氧，所以利用其空心结构，进行了材料O2的装载，发现近红外(NIR)光介导的光热效应可以触发负载在空心纳米结构中的PFC及时释放O2，从而显著提高PDT的效率。空心结构为光敏剂ICG和O2的装载提供了较大的空间。此外，由于空心多孔纳米结构能够很好的吸收近红外光，空心纳米材料具有快速的近红外触发温度增加和活性氧生成。化疗联合PTT和PDT的协同作用增强了肿瘤细胞的特异性细胞毒性。

目录

摘要

1．1引言

1．2纳米材料的制备及纳米技术的发展

1．3金属硫化物在医学方面的应用

1．4光学治疗

1．5纳米材料用于成像、诊断和治疗

1．6本课题的选题依据和主要内容

1．6．1本课题的选题依据

1．6．2本课题的主要内容

第2章空心硫化铜纳米立方体的制备与抗肿瘤性能的研究

2．1引言

2．2实验材料及仪器设备

2．2．1实验试剂

2．2．2仪器及测试条件

2．3实验部分

2．3．1CuO纳米粒子的合成

2．3．2空心CuS纳米粒子的合成

2．3．3合成CuS@PEG纳米粒子

2．3．4光热测试

2．3．5 ROS体外检测

2．3．6 DOX的装载和释放

2．3．7细胞实验

2．3．8细胞内ROS的检测

2．4．1样品结构表征

2．5本章小结

第3章FeS2@C@PEG纳米核壳结构克服缺氧条件下增强光热／光动力治疗

3．1引言

3．2实验材料及仪器设备

3．2．1实验试剂

3．2．2仪器及测试条件

3．3实验部分

3．3．2 FeS2@C纳米核壳结构的合成

3．3．3 FeS2@C@PEG纳米核壳结构的合成

3．3．3 ICG的装载与释放

3．3．4光热测试

3．3．7细胞实验

3．3．8细胞内ROS的检测

3．3．10肿瘤动物模型

3．3．11体外／内核磁成像

3．3．12组织学分析

3．4结果与讨论

3．4．1样品结构表征

3．5本章小结

第4章空心FeS2@C@Au@PEG-O2-ICG对抗肿瘤性能研究

4．1引言

4．2实验材料及仪器设备

4．2．1实验试剂

4．2．2仪器及测试条件

4．3实验部分

4．3．1合成二氧化硅纳米粒子

4．3．2合成空心的Fe3O4@C纳米粒子

4．3．3合成空心的FeS2@C纳米粒子

4．3．4合成空心的FeS2@C@Au纳米粒子

4．3．5ICG的装载与释放

4．3．7光热测试

4．3．8 ROS体外检测

4．3．9细胞实验

4．3．10细胞内ROS的检测

4．3．11 AM／PI成像

4．3．12肿瘤动物模型

4．3．13体外／内核磁成像

4．3．14组织学分析

4．4结果与表征

4．4．1样品结构表征

4．5本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

声明

致谢