磁共振/x-光双模式显影及缓释药物载体磁性纳米复合材料的构筑及性能研究

摘要

Fe3O4纳米粒子因其独特的超顺磁性、生物可降解性和生物相容性，被广泛的用于临床诊断中的磁共振成像领域。本论文针对Fe3O4纳米粒子单显影模式的不足，采用聚维酮碘和2，3，5-三碘苯甲酸对Fe3O4粒子进行X-光显影改性，并将制备的复合粒子应用于磁共振成像和X-光成像;针对Fe3O4纳米粒子单功能显影的局限，通过原位法制备出磁性石墨烯复合材料和磁性高分子复合材料，并将制备的复合材料应用于磁共振成像和缓释药物载体。本论文的研究内容和结果主要包括以下几个方面:
　　1)采用聚维酮碘(PVPI)含碘聚合物和2，3，5-三碘苯甲酸(TIBA)含碘化合物对Fe3O4纳米粒子进行X-光显影改性，利用TEM、XRD、FTIR、XPS、TGA和SQUID等技术手段研究PVPI和TIBA包覆改性对Fe3O4粒子大小、晶体结构、热稳定性和磁性能等方面的影响。PVPI和TIBA改性Fe3O4复合粒子的磁化曲线符合Langevin方程，在室温下具有典型的超顺磁行为、高的饱和磁化强度和显著的磁共振成像效果，且TIBA改性Fe3O4复合粒子表现出良好的生物相容性和突出的X-光成像能力。
　　2)采用改进的Hummer's法合成出剥离的氧化石墨烯(GO)纳米片，继而通过化学共沉淀法将Fe3O4纳米粒子原位修饰在GO纳米片表面，利用TEM、XRD、FTIR、Raman、XPS、TGA和SQUID等测试方法研究GO表面Fe3O4粒子的生长机理和分散规律以及GO的复合对Fe3O4粒子晶体结构、热稳定性和磁性能等方面的影响。Fe3O4/GO复合材料的磁化曲线符合Langevin方程，在室温下呈现出典型的超顺磁行为、良好的水分散性和高的饱和磁化强度。重要的是，Fe3O4/GO复合材料具有良好的磁共振成像效果和高的药物负载能力，5-氟尿嘧啶(5-FU)饱和载药量达到0.361mg/mg。前24h的体外释药行为符合Higuchi动力学方程，释药半衰期为10.32h。
　　3)采用原位聚合法制备出分别负载Fe3O4纳米粒子和Fe3O4@GO杂化粒子的磁性聚己内酯(PCL)复合材料，利用SEM、XRD、FTIR、DSC、POM、TGA和SQUID等表征手段研究Fe3O4和Fe3O4@GO在聚己内酯基体中的分散规律及Fe3O4和Fe3O4@GO的引入对聚己内酯晶体结构、结晶性能、热稳定性和磁性能等方面的影响。PCL/Fe3O4@GO复合材料的磁化曲线符合Langevin方程，在室温下表现出超顺磁行为和磁共振成像能力。当5-FU起始浓度为50mg/mL时，PCL/Fe3O4@GO微球的载药量和包封率分别为0.143mg/mg和56.6％。前30d的体外释药行为符合双相动力学方程，释药半衰期为29.25h。

目录

声明

摘要

图表目录

主要缩写词及符号表

1 绪论

1．1 磁性纳米粒子及复合材料

1．1．1 磁性纳米粒子

1．1．2 磁性高分子复合材料

1．1．3 磁性石墨烯复合材料

1．1．4 多功能磁性复合材料

1．2 磁性纳米复合材料的生物医学应用

1．2．1 分子影像学

1．2．2 药物载体

1．2．3 肿瘤磁热疗

1．3 本文研究思路与主要内容

2 磁共振成像／X-光成像磁性复合粒子的制备及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料与试剂

2．2．2 Fe3O4纳米粒子的X-光显影改性

2．2．3 体外磁共振成像和X-光成像

2．2．4 细胞毒性

2．2．5 测试表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 PVPI-Fe3O4复合粒子的合成及结构表征

2．3．2 PVPI-Fe3O4复合粒子的性能表征

2．3．3 PVPI-Fe3O4复合粒子的磁共振成像及X-光成像

2．3．4 Fe3O4-APTES-TIBA复合粒子的合成及结构表征

2．3．5 Fe3O4-APTES-TIBA复合粒子的性能表征

2．3．6 Fe3O4-APTES-TIBA复合粒子的磁共振成像及X-光成像

2．3．7 Fe3O4-APTES-TIBA复合粒子的细胞毒性

2．4 本章小结

3 磁共振成像／药物载体磁性石墨烯复合材料的制备及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料与试剂

3．2．2 Fe3O4／GO纳米复合材料的制备

3．2．3 体外磁共振成像

3．2．4 体外载药和释放动力学

3．2．5 常见药物释放模型

3．2．6 测试表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 Fe3O4／GO复合材料的合成及结构表征

3．3．2 Fe3O4／GO复合材料的性能表征

3．3．3 Fe3O4／GO复合材料的磁共振成像

3．3．4 Fe3O4／GO复合材料的体外载药及释放动力学

3．4 本章小结

4 磁共振成像／药物载体磁性高分子复合材料的制备及性能研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料与试剂

4．2．2 PCL／Fe3O4@GO纳米复合材料的制备

4．2．3 体外磁共振成像

4．2．4 体外载药和释放动力学

4．2．5 测试表征

4．3 结果与讨论

4．3．1 PCL／Fe3O4复合材料的合成及结构表征

4．3．2 PCL／Fe3O4复合材料的性能表征

4．3．3 PCL／Fe3O4@GO复合材料的合成及结构表征

4．3．4 PCL／Fe3O4@GO复合材料的性能表征

4．3．5 PCL／Fe3O4@GO复合材料的磁共振成像

4．3．6 PCL／Fe3O4@GO复合材料的体外载药及释放动力学

4．4 本章小结

5 结论与展望

5．1 结论

5．2 创新点摘要

5．3 展望

参考文献

攻读博士学位期间科研项目及科研成果

致谢

作者简介