负载光敏剂和光热材料的可注射性水凝胶在肿瘤光学治疗中的应用

摘要

近十几年来，高分子水凝胶材料凭借其不可替代的独特优势，在医药领域备受关注。新兴的光学诊疗体系概念的发展极大地促进了可注射性水凝胶的生物医学应用。本论文制得了光敏剂和光热试剂负载的可注射性水凝胶诊疗载体，并评价了其肿瘤诊疗能力。此外，本文还研究了水凝胶介质对光敏剂单线态氧的产率和光热试剂的光热转换效率的影响。其中水凝胶介质是由乙二醇壳聚糖的氨基和高分子化合物二醛基聚乙二醇的醛基反应形成的动态席夫碱键制备得到的。具体来讲，本论文主要进行了如下三个方面的工作:
　　1.负载水溶性光敏剂meso-tetrakis(1-methylpyridinium-4-yl)porphyrin(TMPyP)的水凝胶体系的肿瘤光动力学疗效探究。
　　论文首先将质量分数为1.5％的乙二醇壳聚糖和质量分数为1％的二醛基聚乙二醇混合制得了可注射性水凝胶，并用扫描电子显微镜、傅里叶变换红外光谱和流变学进行了表征。通过选用水溶性光敏剂TMPyP，对比其在水溶液和凝胶介质中的特性发现:与水相体系相比，水凝胶体系中的TMPyP分子的紫外吸收和荧光发射峰位置均保持不变，但峰值均有所增加;同等浓度下，水凝胶体系中的TMPyP分子的荧光强度和单线态氧产率均成倍增加。该项研究还发现对于多种水溶性光敏剂分子，高粘度的凝胶介质能显著降低分子间的聚集度和碰撞的激烈程度，进而极大地降低光敏剂分子的自淬灭效应以及使其受光激发后将更多能量分配给氧分子而产生大量单线态氧。
　　2.负载水溶性光敏剂孟加拉红(rose bengal，RB)的水凝胶体系的光动力学抗菌效果评价。
　　选用水溶性光敏剂RB，将其掺入可注射性水凝胶后，对比其在水溶液和凝胶介质中的特性发现:同等浓度下，水凝胶体系中的RB分子的荧光强度和单线态氧产率极大增加，均可达在水溶液中的三倍以上。且水溶液中的RB分子在光照30分钟后，单线态氧产量就开始下降，而水凝胶介质中的RB分子能在1小时以上的时间范围内持续产生单线态氧。负载RB分子的可注射性水凝胶可在感染部位原位释放单线态氧以实现局域杀菌，这对于开发高效抗菌材料具有重要意义。
　　3.负载金属纳米材料的可注射性水凝胶的光热治疗效果评价。
　　本论文还探讨了水溶液和凝胶介质中PEG化的金纳米棒的光热转换效率，发现金纳米棒的浓度越高，体系温度升高越快。当金纳米棒的浓度一定时，水凝胶体系中的金纳米棒的温度升高幅度明显高于水相体系。细胞的死活染色成像和裸鼠肿瘤大小的变化分别反映了负载金纳米棒的可注射性水凝胶在体外和体内均能产生有效的抗肿瘤光热治疗效果。该项研究还发现对于多种光热材料，可注射性水凝胶均能显著改善其光热疗效，说明在光热治疗体系中光热材料的介质对光热治疗效果具有重要影响。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 可注射性水凝胶

1．2．1 水凝胶简介

1．2．2 水凝胶的研究进展

1．2．3 水凝胶的形成机理

1．2．4 可注射性水凝胶的制备

1．2．5 可注射性水凝胶的应用

1．3 光动力学疗法

1 3 1 研究进展及基本原理

1．3．2 光动力学疗法的三大要素

1．3．3 光动力抗菌化学疗法

1．4 光热疗法

1．4．1 纳米材料在光热治疗领域的应用

1．4．2 金纳米棒的光热效应

1．5 本文的研究内容及意义

第二章 水凝胶载体对光敏剂产生单线态氧效率的影响探究

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 试剂与仪器

2．2．2 实验方法

2．3 结果及讨论

2．3．1 材料合成

2．3．2 材料表征

2．3．3 荧光性质探究

2．3．4 单线态氧产量评价

2．3．5 体外光动力学治疗及细胞毒性实验结果

2．3．6 体外药物释放实验

2．3．7 材料瘤内滞留和体内代谢荧光成像结果

2．3．8 体内光动力学治疗效果评价

2．3．9 组织切片结果图

2．4 本章小结

第三章 负载光敏剂的可注射性水凝胶的光动力抗菌效果评价

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 实验方法

3．3 结果及讨论

3．3．1 材料合成

3．3．2 单线态氧产量评价

3．3．3 裸鼠体内PDT抗菌治疗

3．4 本章小结

第四章 负载金属纳米材料的可注射性水凝胶的光热治疗效果评价

4．1 引言

4．2 材料与方法

4．2．1 试剂与仪器

4．2．2 实验方法

4．3 结果与讨论

4．3．1 透射电镜表征

4．3．2 光学特性表征

4．3．3 元素浓度测定结果及体外升温效果分析

4．3．4 体外光热疗法和共聚焦成像实验结果

4．3．5 肿瘤光热治疗

4．4 本章小结

第五章 总结及展望

5．1 论文工作总结

5．2 本论文的后续工作与展望

致谢

参考文献

硕士期间发表论文