构建具有蛋白酶检测功能以及热化疗协同抗肿瘤效应的纳米复合体系

摘要

在肿瘤治疗中，对癌变细胞及时的诊断和高效的治疗方法是提高治愈率的两大关键因素，但目前临床使用的诊疗技术和治疗手段都存在一定程度上的局限性。随着纳米技术研究的逐步深入，多种类型的纳米材料如金纳米粒子（AuNPs），量子点（QDs）和氧化石墨烯（GO）等为构建具有肿瘤早期诊断和高效治疗纳米药物体系提供了新的发展机遇。纳米材料构建的生物探针可识别蛋白酶等生物分子，可用于肿瘤的早期诊断中。功能化复合纳米材料可以联合多种治疗手段为一体对肿瘤进行综合治疗，既克服单一治疗方法的不足，又能协同联合提高治疗效果和降低毒副作用。在本论文中，我们利用功能化的纳米材料构建了具有蛋白酶检测功能以及光热治疗和化疗协同抗肿瘤效应的纳米复合体系。研究内容分为以下两个部分：
　　1.基于AuNPs和CdTe QDs间的内滤效应（IFE）构建荧光探针，用以检测对细胞凋亡起到指示作用的半胱氨酸蛋白酶（caspase-3）。将含有 caspase-3识别序列（DEVD）的多肽分子修饰到金纳米粒子（AuNPs）表面，制得单一分散的金纳米粒子溶液体系；然后，通过 caspase-3对金纳米粒子表面上的多肽分子的剪切作用，诱导 Au-Ps聚集，恢复了CdTe QDs的荧光强度；从而实现了对caspase-3的检测作用。在优化条件下，可应用于caspase-3快速且高灵敏度的检测，最低检测浓度为18 pM，灵敏度明显高于之前报道的检测方法。
　　2.以聚乙二醇修饰的纳米氧化石墨烯（PEG-NGO）为载体，负载抗癌药物Pt(IV)和对细胞凋亡响应的荧光探针组成多功能化纳米复合物 PEG-NGO-Pt进行肿瘤治疗的研究。PEG-NGO-Pt不仅可以进行药物运输，在近红外激光（NIR）照射下协同光热治疗和化疗，而且可以对治疗效果进行实行监测。通过GO表面修饰的荧光探针进行的非入侵式成像表明PEG-NGO-Pt可以诱导癌细胞的凋亡，具有很好的治疗效果。由于光热效应会增加药物的细胞毒性和PEG-NGO-Pt对肿瘤组织的靶向性，与单一的化疗或者光热治疗相比，纳米复合材料PEG-NGO-Pt表现出了很好的协同效应，可以完全消除肿瘤组织使其不再复发，并减小了对机体的毒副作用。
　　综上所述，我们通过整合不同功能的纳米材料，构建了具有肿瘤诊断和治疗功能的纳米复合体系，实现了对半胱氨酸蛋白酶高灵敏度的检测以及高效的化疗和光热治疗协同的抗肿瘤治疗。本论文的研究为纳米材料在蛋白酶检测以及肿瘤治疗中的应用提供了新的方法和理论依据，在肿瘤诊断和治疗方面具有潜在的临床应用价值。

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第1章 绪论

1.1引言

1.2纳米材料

1.2.1 纳米材料概述

1.2.2 金纳米粒子概述

1.2.3量子点概述

1.2.4氧化石墨烯概述

1.3纳米材料在蛋白酶检测中的应用

1.3.1基于金纳米粒子的蛋白酶检测

1.3.2基于量子点的蛋白酶检测

1.3.3基于氧化石墨烯的蛋白酶检测

1.4金纳米粒子和量子点在构建纳米探针方面的研究进展

1.4.1内滤效应概述

1.4.2 基于金纳米粒子和量子点的IFE探针的研究进展

1.5纳米材料在肿瘤治疗中的应用

1.5.1基于纳米材料的化学治疗

1.5.2基于纳米材料的光热治疗

1.5.3 基于纳米材料的光热治疗和化疗联合的肿瘤治疗

1.6氧化石墨烯在肿瘤治疗方面的研究进展

1.6.1 基于药物运输的化学治疗

1.6.2光热治疗

1.6.3光热治疗与化疗的协同应用

1.7 课题的提出

1.7.1研究目的

1.7.2研究内容

第2章 基于金纳米粒子和量子点间的内滤效应而构建的caspase-3检测体系

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1实验原料

2.2.2实验仪器

2.2.3 CdTe QDs的制备

2.2.4 AuNPs及Au-Ps的制备

2.2.5 Au-Ps—CdTe QDs探针检测条件的优化

2.2.6 Au-Ps—CdTe QDs探针检测caspase-3

2.2.7 Au-Ps—CdTe QDs探针特异性考察

2.2.8测定实际样品

2.3 结果与讨论

2.3.1 纳米粒子的表征

2.3.2 Au-Ps与CdTe QDs间内滤效应的研究

2.3.3 Au-Ps与caspase-3水解作用的研究

2.3.4 Au-Ps—CdTe QDs探针检测条件的优化

2.3.5 Au-Ps—CdTe QDs探针检测caspase-3

2.3.6 Au-Ps—CdTe QDs探针特异性的研究

2.3.7实际样品的测定

2.4 本章小结

第3章 基于负载铂药物的纳米氧化石墨烯而进行热化协同抗肿瘤的研究

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1实验原料

3.2.2实验仪器

3.2.3 PEG-NGO的制备

3.2.4 PEG-NGO-Pt的制备与表征

3.2.5 PEG-NGO-Pt体外药物释放实验

3.2.6光热效应测试

3.2.7细胞毒性与荧光成像实验

3.2.8组织分布实验

3.2.9体内抗肿瘤治疗

3.2.10组织学分析

3.3结果与讨论

3.3.1 PEG-NGO与PEG-NGO-Pt的制备与表征

3.3.2 PEG-NGO-Pt体外药物释放的研究

3.3.3细胞毒性及荧光成像的研究

3.3.4体外光热治疗与化疗联合的研究

3.3.5体内光热治疗与化疗联合的研究

3.3.6组织学分析

3.4本章小结

第4章 结论

参考文献

硕士论文工作期间科研成果

致谢