生物可降解的焦粮糖化碳球负载锰在核磁成像和光热治疗中的应用

摘要

癌症是威胁人类健康的一种恶性疾病，实现癌症的精确诊断和治疗对于提高癌症的治愈率是非常重要的。核磁共振成像具有无辐射、高的分辨率、高准确度、多参数成像的优点，是一种常用的诊断技术。在核磁成像过程中，为了提高对比度，需要用到磁共振成像对比剂。光热治疗是一种治疗癌症的新方法，具有精确度高和损伤小的优点，在光热治疗中具有高光热转化效率的光热治疗剂是非常重要的。随着纳米材料的发展，由于纳米材料独特的光学、磁学和电学性质，使得纳米材料在生物医学上的应用得到广泛研究。磁共振成像对比剂分为T1和T2两种，锰的纳米材料作为磁共振成像的对比剂，可以有效的提高T1成像效果。光热治疗剂一般包括机染料物质、贵金属材料、碳类材料和半导体材料。集诊断和治疗于一体的多功能的纳米材料被广泛研究，但是纳米材料在生物体内的毒性和代谢问题，是阻碍纳米材料在临床上使用的重大障碍，也是人们一直关注的问题。
　　在本文中，我们从食品科学的角度出发，以食品焦糖化反应为合成方法，用葡萄糖合成生物相容性好的和可生物降解的焦糖化碳纳米材料，焦糖化碳纳米颗粒表面含有大量的官能团可以形成锰碳纳米材料，用于癌症的核磁成像和光热治疗研究。具体内容归纳如下:
　　1.我们通过自牺牲氧化还原的方法合成了生物相容性的焦糖化碳纳米颗粒负载顺磁性超薄四氧化三锰纳米片的复合材料，用于肝核磁成像的T1对比剂和T1加权成像研究，这种纳米材料能够被枯否氏细胞吞噬而且有很高的弛豫率。我们研究了Mn3O4-CNPs的合成以及作为磁共振成像的特征。Mn3O4-CNPs的弛豫率(r1)达到11.6 mM-1s-1是临床上使用的钆的螯合物的弛豫率的近3倍。在注射纳米材料4h后，小鼠的肝脏信号增强50.1％。锰在小鼠内的含量在注射纳米材料48 h后与注射前相等。因此，Mn3O4-CNPs能用于肝核磁成像的对比剂。
　　2.我们通过离子吸附和配位作用合成了可生物降解的、具有pH响应的碳纳米颗粒负载Mn2+(Mn2+-CNPs)用于肿瘤的核磁成像和光热治疗。Mn2+-CNPs纳米材料经过激光照射后，有很好的光热效果。在pH是5的条件下，锰离子的释放率达到45％，说明有pH响应效果。通过细胞毒性分析，证明了Mn2+-CNPs有很好的生物相容性。在小鼠体内注射纳米材料15分钟后肿瘤部位的成像强度增加了64％，有很强的肿瘤成像增强效果。通过血浆和细胞降解实验，证明了Mn2+-CNPs可被生物降解。因此，Mn2+-CNPs在临床上对肿瘤的诊断和治疗中有着巨大的应用潜力。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 纳米材料应用于癌症的诊断与治疗

1．2 纳米材料应用于核磁成像对比剂

1．2．1 核磁成像的原理和对比剂的分类

1．2．2 纳米材料作为Tl对比剂

1．2．3 纳米材料作为T2对比剂

1．3 纳米材料应用于光热治疗

1．3．1 光热治疗和光热治疗剂

1．3．2 贵金属光热材料

1．3．3 半导体光热材料

1．3．4 碳基光热材料

1．4 碳纳米材料

1．4．1 碳纳米材料的应用

1．4．2 碳纳米材料在生物医学上的研究进展

1．5 本论文选题与构思

参考文献

第二章 生物相容性的焦糖化碳球负载顺磁性氧化锰用于肝核磁成像

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂和仪器

2．2．3 体外MRI和T1弛豫率的表征

2．2．4 体外细胞毒性实验

2．2．5 体内毒性分析

2．2．7 Mn3O4-CNPs的血液循环和体内分布研究

2．3 结果与讨论

2．3．1 Mn3O4-CNPs结构和形貌的分析

2．3．2 磁性测试和体外MRI成像

2．3．3 细胞毒性研究和组织学分析

2．3．4 对比剂在肝脏成像中的研究

2．3．5 纳米材料的血液循环和组织分布研究

2．4 本章小结

参考文献

第三章 生物可降解的Mn2+-CNPs用于肿瘤的MRI成像和光热治疗的研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂和仪器

3．2．2 合成Mn2+-CNPs纳米颗粒

3．2．3 在不同pH条件下Mn2+释放实验和T1弛豫率的表征

3．2．4 体外光热性质的研究

3．2．5 体外细胞毒性分析

3．2．6 体内MRI成像和光热治疗的研究

3．2．7 体外降解和细胞降解的研究

3．3 结果与讨论

3．3．1 Mn2+-CNPs结构和形貌的分析

3．3．2 Mn2+-CNPs的光热性能测试

3．3．3 Mn2+的释放和MRI弛豫率的研究

3．3．4 Mn2+-CNPs细胞毒性和光热治疗分析

3．3．5 Mn2+-CNPs体内核磁成像和光热治疗研究

3．3．6 Mn2+-CNPs的生物降解研究

3．4 本章小结

参考文献

4．1 本论文的创新之处

4．2 有待解决的问题

致谢

攻读硕士期间发表的论文