基于功能化二硫化钼纳米片的肿瘤化热协同治疗研究

摘要

纳米材料的发展为肿瘤的治疗提供了新的机遇，基于纳米材料的肿瘤治疗主要体现在两个模式：一是以纳米材料作为药物载体，将药物定向并且高效地运输到肿瘤部位；另一方面则是通过对纳米材料进行功能化的改造，构建功能化的纳米体系，实现肿瘤的多模式治疗。在诸多的纳米材料中，二硫化钼(MoS2)纳米片以其独特的优势引起了特别的关注，主要体现在以下方面：（1）能够作为药物载体直接对传统药物分子进行吸附；（2）MoS2纳米片对近红外光（NIR）有较强的吸收，并能够高效率的将光能转化为热能，是进行肿瘤光热治疗的理想材料；（3）MoS2纳米片是一种生物安全性高的纳米材料。综合以上特点，MoS2纳米片有望作为基础材料用于发展肿瘤的多模式治疗。本文基于MoS2纳米片，构建了两个不同的载药体系用于肿瘤的化热协同治疗研究，主要包括以下两个方面的工作。
　　1.基于阿霉素（DOX）功能化二硫化钼纳米片的肿瘤化热协同治疗研究。
　　以 MoS2纳米片为药物载体，通过直接吸附 DOX，结合 MoS2纳米片本身优良的光热转换性能，构建了一种 pH响应的化热协同治疗体系，即吸附了阿霉素的MoS2纳米片（MoS2@DOX）。首先制备了分散性强、尺寸均一、直径在100 nm左右的高质量的MoS2纳米片，然后通过疏水作用吸附大量的 DOX。经过条件优化，DOX的吸附量（DOX与MoS2纳米片的质量比）高达40％。在肿瘤微酸性环境中，疏水作用力被破坏，DOX从 MoS2纳米片上脱落下来。在 NIR作用下， MoS2纳米片使得肿瘤细胞内的局部温度迅速升高，直接引起细胞的凋亡，同时，局部温度的升高加速了DOX从MoS2纳米片上释放，进一步增强了化疗的效果。研究结果表明，相较于单纯的MoS2纳米片，MoS2@DOX在NIR处理的情况下表现出的协同治疗对肿瘤的杀伤效果更佳，细胞存活率由60%降至了35%。
　　2.基于金属有机框架（ZIF-8）包裹二硫化钼纳米片复合体系的肿瘤化热协同治疗研究。
　　本章在上一个工作的基础上引入了一种可降解的金属有机框架材料 ZIF-8，进一步增加药物的包载量以及避免在运输过程中药物的泄露。采用一锅法合成了将MoS2纳米片和DOX同时包裹进ZIF-8的复合体系（MoS2@ZIF-8-DOX）。当MoS2@ZIF-8-DOX被肿瘤细胞内吞后，该体系在酸性条件下结构会逐步瓦解， DOX和MoS2纳米片被释放出来。其中DOX起到化疗的效果，MoS2纳米片则能在 NIR处理下迅速升高细胞内的局部温度引起细胞凋亡。体外研究表明， MoS2@ZIF-8-DOX对肿瘤细胞有很好的杀伤效果，相比单一治疗模式，多模式治疗的效果明显优于单一治疗模式，协同治疗下肿瘤细胞的存活率低至了22.37%。基于MoS2@ZIF-8-DOX具有的优势，我们相信由pH和NIR引发的化热协同治疗在肿瘤的临床研究上有广阔的应用前景。

目录

本文所用英文缩略词表

第1章 绪 论

1.1引言

1.2纳米载体的肿瘤治疗模式

1.2.1化学治疗

1.2.2 放射治疗

1.2.3 光热治疗

1.2.4 光动力学治疗

1.2.5 多模式治疗

1.3 二维纳米材料在肿瘤治疗中的应用

1.3.1 二维纳米材料概述

1.3.2 石墨烯

1.3.3 黑磷

1.3.4 二氧化锰纳米片

1.4 本文拟开展的工作

第2章 基于阿霉素功能化二硫化钼纳米片的肿瘤化热协同治疗研究

2.1 前言

2.2 实验部分

2.2.1 试剂和仪器

2.2.2 缓冲溶液的配制

2.2.3 MoS2纳米片的制备

2.2.4 MoS2纳米片的水合粒径表征

2.2.5 MoS2纳米片对DOX装载效果的考察

2.2.6 MoS2@DOX药物包载量的考察

2.2.7 近红外光照射条件的优化

2.2.8 细胞外MoS2@DOX光热效果的考察

2.2.9 MoS2@DOX的刺激释放行为研究

2.2.10 细胞毒性的研究

2.3.1 MoS2@DOX体系的设计原理

2.3.2 MoS2纳米片的静置溶液及水合粒径表征结果

2.3.3 MoS2纳米片的形貌表征结果

2.3.4 MoS2纳米片对DOX装载效果的考察

2.3.5 MoS2@DOX药物包载量的计算结果

2.3.6 近红外光照射条件的优化结果

2.3.7 细胞外MoS2@DOX光热效果的考察结果

2.3.8 MoS2@DOX的细胞外控制释放行为

2.3.9 细胞毒性的研究

2.4 小结

第3章 基于金属有机框架包裹二硫化钼纳米片复合体系的肿瘤化热协同治疗研究

3.1 前言

3.2 实验部分

3.2.1 仪器和试剂

3.2.2 缓冲溶液的配制

3.2.3 MoS2@ZIF-8-DOX的制备

3.2.4 光热性能的考查

3.2.5 MoS2@ZIF-8-DOX的刺激释放行为研究

3.2.6 MoS2@ZIF-8-DOX在细胞内的释放行为研究

3.2.7 细胞毒性研究

3.2.8 倒置荧光成像

3.3 结果与讨论

3.3.1 MoS2@ZIF-8-DOX复合体系的设计原理

3.3.2 MoS2@ZIF-8-DOX的制备和表征

3.3.3 细胞外MoS2@ZIF-8-DOX光热效果的考察

3.3.4 MoS2@ZIF-8-DOX的细胞外控制释放行为

3.3.5 细胞对MoS2@ZIF-8-DOX颗粒的吞噬和体外释放研究

3.3.6 细胞的毒性研究

3.3.7 倒置荧光显微镜考察结果

3.4 小结

结论

参考文献

附录A 攻读学位期间所发表的学术论文目录

致谢