含金纳米棒的复合粒子的制备及应用探索

摘要

近年来，金纳米棒(gold nanorod，GNR)由于其独特的结构和功能特点在生物医学领域受到广泛关注和应用。GNR的纵向等离子体吸收峰可调节到近红外区域，因此能高效地将光能转化为热能，在肿瘤治疗领域有潜在应用。将介孔二氧化硅包覆在晶种生长法制备得的GNR表面(GNR@mSiO2)，既可减少GNR的毒性，改善其稳定性，还有利于在GNR表面做进一步修饰。在此背景下，本论文首先研究了GNR的荧光增强和猝灭的机理，其次基于温敏性复合纳米粒子在肿瘤药物载体方面的应用，将GNR引入温敏复合粒子中，以实现药物的控制释放。由于介孔结构较高的载药率而作为药物的仓库，将温度刺激作为开关，实现人体温度和近红外光照环境条件下药物的可控释放，发展具有应用前景的抗肿瘤纳米粒子载药系统。具体来说，主要包括以下三个方面的内容:
　　(1)首先用种子生长法制备了金纳米棒，然后以金纳米棒表面的稳定剂十六烷基三甲基溴化铵为模板，在金纳米棒表面包覆一层可调厚度的介孔二氧化硅，研究了GNR@mSiO2-荧光素体系的荧光调节作用。我们发现，研究发现GNR@mSiO2-荧光素体系具有荧光增强效果，且介孔二氧化硅壳层厚度越薄，荧光增强因子越大;GNR的长径比对荧光增强因子基本没有影响;当荧光素分子的发射峰与GNR@mSiO2的长轴等离子共振吸收(LSPRW)或短轴等离子共振吸收(TSPRW)接近时，荧光增强因子变小，甚至造成荧光猝灭;GNR@mSiO2-荧光素体系的荧光增强源于荧光量子效率的增加。这有利于发挥GNR@mSiO2-荧光素体系在生物成像、生物传感器、生物检测方面的荧光标记应用。
　　(2)成功的制备了一类基于脂质体的GNR@mSiO2@SLB(GNR@mSiO2-supported lipid bilayers)复合纳米粒子，GNR@mSiO2@SLB同时具有金纳米棒的光热性质和脂质体的热敏特性，实现了复合纳米粒子的温度响应性药物控释。通过调节制备过程中原料二棕榈酰磷脂酰胆碱(DPPC)，二硬脂酰基磷脂酰乙醇胺-聚乙二醇2000(DSPE-PEG2000)，胆固醇(CH)的摩尔投料比，可以调节脂质体的相变温度，优选出摩尔比为7∶2∶1的混合体系。利用阿霉素作为模型药物，研究了复合纳米粒子的载药和释药行为。研究结果表明GNR@mSiO2@SLB复合纳米粒子有较高的载药率(31.4％±1.5％)和包封率(62.8％±3.0％)。释药结果表明粒子具有温度响应性，24 h内，37℃时释药量为7.2％，43℃时释放量为46.9％，45℃时释放量达到63.2％;43℃时释放量约是37℃时的6.5倍。因此GNR@mSiO2@SLB复合纳米粒子有望用于恶性肿瘤的治疗。
　　(3)通过模板聚合在GNR@mSiO2外包覆了聚物层N-乙烯基己内酰胺-co-甲基丙烯酸羟丙酯)(GNR@mSiO2/P(VCL-co-HPMA))复合微球，它同时具有金纳米棒的光热性质，介孔的多孔性以及温敏聚合物的温度响应性，并实现药物的温度响应性控释。温度升高，聚合物壳层收缩，复合微球粒径变小，制备的复合微球可用于负载药物。实验表明复合微球具有较高的载药率和包封率;药物释放实验显示，所合成的复合微球具有温度响应性的释药行为，温度低于体积相变温度(VPTT)时，药物释放的比较缓慢;而当释药温度高于VPTT时，药物释放速率明显加快。这一特性使其在恶性肿瘤的治疗领域有着潜在的应用。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 前言

1．2 纳米载药系统

1．2．1 纳米凝胶

1．2．2 胶束

1．2．3 脂质体

1．2．4 树状大分子

1．2．5 纳米微球

1．3 环境响应型纳米药物载体

1．3．1 pH响应型纳米药物载体

1．3．2 温度响应型纳米药物载体

1．3．3 还原响应型纳米药物载体

1．3．4 光热响应型纳米药物载体

1．4 金纳米棒

1．4．1 金纳米棒的制备方法

1．4．2 金纳米棒的特性

1．4．3 金纳米棒在生物医学中的应用

1．5 本论文的选题与思路

参考文献

第二章 GNR@mSiO2复合纳米粒子的荧光调节作用

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 材料与试剂

2．2．2 种子生长法制备金纳米棒

2．2．3 具有不同介孔二氧化硅壳层厚度的GNR@mSiO2的合成

2．2．4 GNR@mSiO2负载荧光素

2．2．5 仪器与表征

2．3 实验结果及讨论

2．3．1 GNR@mSiO2复合纳米粒子的制备

2．3．2 基于不同长径比的GNR制备的GNR@mSiO2复合纳米粒子

2．3．3 GNR@mSiO2对DOX的荧光增强

2．3．4 GNR@mSiO2对DOX的荧光增强的厚度依赖性

2．3．5 质量比对GNR@mSiO2-DOX荧光增强的影响

2．3．6 GNR长径比对GNR@mSiO2-DOX荧光增强的影响

2．3．7 GNR@mSiO2对其它荧光素的荧光调节

2．4 本章小结

参考文献

第三章 GNR@mSiO2@SLB复合纳米粒子的制备及载药研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 材料与试剂

3．2．2 制备GNR@mSiO2

3．2．3 空白脂质体的制备

3．2．4 制备GNR@mSiO2@SLB复合纳米粒子

3．2．5 GNR@mSiO2@SLB复合纳米粒子的载药

3．2．6 GNR@mSiO2@SLB复合纳米粒子的药物释放

3．2．7 仪器与表征

3．3 结果与讨论

3．3．1 调节热敏性脂质体的相变温度

3．3．2 GNR@mSiO2@SLB复合纳米粒子的制备

3．3．3 GNR@mSiO2@SLB复合纳米粒子的释药结果

3．4 本章小结

参考文献

第四章 GNR@mSiO2／P(VCL-co-HPMA)复合微球的制备及载药研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 材料与试剂

4．2．2 溶胶-凝胶法制备介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)

4．2．3 制备GNR@mSiO2纳米粒子

4．2．4 CNR@mSiO2／P(VCL-co-HPMA)复合微球的制备

4．2．5 GNR@mSiO2／P(VCL-co-HPMA)复合微球的载药

4．2．6 GNR@mSiO2／P(VCL-co-HPMA)复合微球的药物释放

4．2．7 仪器与表征

4．3 实验结果及讨论

4．3．1 介孔二氧化硅纳米粒子(MSN)的制备

4．3．2 GNR@mSiO2／P(VCL-co-HPMA)复合微球的制备

4．3．3 GNR@mSiO2／P(VCL-co-HPMA)复合微球的温度响应性

4．3．4 GNR@mSiO2／P(VCL-co-HPMA)的载药研究

4．4 本章小结

参考文献

全文总结

文章及专利

致谢

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