含锰纳米复合结构的制备、修饰及其在肿瘤诊疗中的应用

摘要

由于放疗、化疗、手术等传统肿瘤治疗手段的局限性日渐凸显，人们迫切需要寻找新型且高效的肿瘤诊疗手段以应对日益恶化的肿瘤疾病。随着纳米材料与技术的发展，具有复合功能的纳米材料由于其优异的性质已逐渐在肿瘤诊疗方面得到了广泛的研究和应用，并为肿瘤的诊疗提供了新的途径和策略。一方面，纳米材料优异的光学、声学以及磁学性质可实现肿瘤的成像，在肿瘤的早期诊断和治疗方面具有重要的指导意义；另一方面，纳米材料利用肿瘤不规整的血管结构通过增强渗透和滞留效应（EPR效应）可被动地靶向并富集到肿瘤部位，从而提高肿瘤的治疗效果并降低毒副作用。以锰离子（Mn2+）为基础的纳米材料是近年来被广泛研究的可用于磁共振造影的一类纳米载体，对其进行功能化后可构建肿瘤诊疗一体化的平台。本硕士论文以锰元素（Mn）为基础设计了两种多功能的纳米肿瘤诊疗试剂，主要研究内容概括如下：
　　1.掺杂锰离子的普鲁士蓝纳米颗粒用于增强双模态生物成像和光热治疗效果：通过水热合成法合成了具有不同比例Mn掺杂的普鲁士蓝纳米颗粒（PB:Mn），并深入研究了不同比例的Mn掺杂对PB:Mn在形貌、晶格结构、光学和磁学性质方面的影响。对材料表面进行修饰后获得了生物相容性良好的PB:Mn-PEG纳米颗粒。基于材料在近红外光区的强吸收，将其应用于细胞水平的光热治疗。通过尾静脉注射的方式将材料注射到荷瘤小鼠体内，实现了活体的双模态光声、磁共振成像并有效地抑制了肿瘤的生长。
　　2.二氧化锰纳米颗粒改善肿瘤乏氧并增强光动力治疗效果的研究：通过聚丙烯酰胺盐酸盐（PAH）还原高锰酸钾（KMnO4）合成了表面带有大量氨基（-NH2）的二氧化锰（MnO2）纳米颗粒，然后将带有羧基（-COOH）的光敏分子二氢卟吩e6（Ce6）通过共价偶联到MnO2表面（Ce6@MnO2），并利用静电作用在Ce6@MnO2表面吸附负电性的聚丙烯酸（PAA），再将氨基化的聚乙二醇（PEG-NH2）共价连接在材料外层，从而得到生物相容性良好的Ce6@MnO2-PEG纳米颗粒。在材料水平，研究了Ce6@MnO2-PEG与过氧化氢（H2O2）反应产生氧气（O2）的能力及不同pH条件下材料的磁共振造影能力。在细胞水平，分别在乏氧和富氧环境中探索了Ce6@MnO2-PEG对于提高乏氧环境下的光动力治疗效果的突出作用。在活体水平，检测了Ce6@MnO2-PEG在小鼠体内的血液循环和生物分布情况，通过磁共振活体成像手段证明了Ce6@MnO2-PEG在体内的分解和排泄途径；肿瘤免疫荧光切片结果直观地揭示了Ce6@MnO2-PEG对肿瘤乏氧的改善作用；最后实现了低剂量光敏分子的活体光动力治疗。
　　在本硕士论文中，我们基于锰元素构建了两种纳米复合结构并探索了其在肿瘤成像与治疗中的应用。我们的研究结果对将来含锰纳米复合物在生物医学中的应用具有宝贵的借鉴意义和参考价值。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 纳米材料的介绍

1.3 普鲁士蓝纳米材料

1.4 二氧化锰纳米材料

1.5 肿瘤的成像

1.6 肿瘤的治疗

1.7 本课题的提出、主要内容及意义

1.8 参考文献

第二章 掺杂锰离子的普鲁士蓝纳米颗粒用于增强双模态生物成像和光热治疗效果

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 实验结果和讨论

2.4 本章小结

2.5 参考文献

第三章 二氧化锰纳米颗粒改善肿瘤乏氧并增强光动力治疗效果的研究

3.1 引言

3.2实验部分

3.3 实验结果和讨论

3.4 本章小结

3.5 参考文献

第四章 结 论

4.1 总结

4.2 不足之处与展望

硕士期间发表的论文

致谢