基于仿生技术制备高性能纳米探针用于肿瘤的诊断和治疗

摘要

目的：
　　（1）靶向纳米探针在活体成像和治疗中扮演重要角色，对精准医疗的发展有很深远的影响。诊疗纳米材料的生物安全性越来越引起研究者们的重视，各种诊疗纳米探针中不可生物降解部分带来的不明毒性严重制约了其临床应用；此外，大部分传统纳米探针合成方法中繁琐的合成步骤、毒性反应试剂、严苛的反应条件、较大的能量损耗都阻碍了纳米材料的大规模的合成。因此，发展一种简易的绿色环保方法来构建主动靶向诊疗探针具有重要意义，同时也是一种极大的挑战。
　　（2）光热治疗是利用光热治疗探针将光能转化为热能来消除肿瘤。作为一种非侵入式和副作用较小的治疗方法，光热治疗引起广泛的研究热潮。在各种光热治疗材料中，硫化铜纳米材料由于其低毒、制备简单、价格低廉和稳定性好等优点引起人们广泛的研究兴趣。但是，模糊不清的生物毒性和有限的毒性评价限制了硫化铜纳米粒子的临床转化。因此，发展具有良好生物相容性的硫化铜纳米粒子用于光热治疗是目前亟需解决的关键问题。
　　材料与方法：
　　（1）Tf-ICG纳米探针：该纳米探针是通过将转铁蛋白（Tf）和吲哚菁绿（ICG）简单混合并在室温下搅拌来合成，其中，Tf作为人体内固有的肿瘤靶向分子被用作配体来负载ICG，而被美国食品及药物管理局（FDA）批准的ICG发挥其成像和光热治疗作用。ICG单独应用于生物体时会非特异性结合蛋白，在体液中自组装以及快速从体内代谢等。Tf-ICG纳米材料是通过Tf的疏水区和两亲性分子ICG的疏水相互作用自组装而合成的。
　　（2）BSA-CuS纳米探针：使用生物大分子作为模板模拟生物矿化过程制备生物相容性良好的纳米材料是一种令人振奋的方法，其具有生物安全性好、合成效率高和合成条件温和的特点。该探针制备方法如下：以含有大量的巯基、氨基和羧基的BSA为模板，将Cu(NO3)2加入到BSA溶液中得到蓝色乳状溶液；然后加入NaOH，溶液颜色变成紫色；再加入Na2S，并于90℃加热30分钟，即可得到深绿色的生物相容性良好的白蛋白稳定硫化铜纳米粒子。
　　结果：
　　（1）Tf-ICG纳米探针粒径均一，水溶性和胶体稳定性良好，具有良好的溶液光热升温效果；MTT实验和活体生化分析以及体重监测表明Tf-ICG具有较低的细胞毒性和活体毒性；在纳米探针和激光的共同作用下，肿瘤细胞可以被杀伤。活体研究结果表明，Tf和ICG纳米颗粒可以实现高效的肿瘤近红外荧光成像和光热治疗，而不会产生明显系统毒性。
　　（2）BSA-CuS纳米粒子具有较小的粒径、强近红外吸收、良好的水溶性和胶体稳定性；体外溶液升温实验证明其具有优良的光热升温效果；MTT实验和活体生化分析以及体重监测表明硫化铜纳米材料具有较低的细胞毒性和活体毒性；在纳米材料和激光照射的共同作用下，肿瘤细胞可以被有效杀伤；此外，在活体研究中，使用硫化铜纳米材料在较短的激光照射时间下就可以实现对活体肿瘤高效的光热治疗。
　　结论：
　　（1）我们提出了使用绿色原料简易方法制备生物相容性良好的诊疗探针的新思路，由于制备方法简单，所以具有很好的可重复性。到目前为止，转铁蛋白-吲哚菁绿纳米自组装体是制备方法最为简单的诊疗探针，同时也是首次完全使用绿色试剂和方法合成的诊疗探针，其在临床转化上具有较大潜能。而且这种方法可以方便地扩展到使用其他功能蛋白和FDA批准使用的有机小分子来构建新型的诊断和治疗探针。
　　（2）我们发展了以牛血清白蛋白作为模板制备生物相容性良好的光热治疗探针。由于蛋白是生物体内源性的大分子，所以蛋白导向合成的CuS纳米材料具有胶体稳定性优良和生物相容性好的独特优势。本方法对生物相容性良好和光热性能优良的光热治疗探针的设计提供了新的策略。

目录

声明

缩略语/符号说明

前言

1.研究背景及现状

2.研究目的、方法

一、绿色简易方法合成具有内在生物安全及靶向性的诊疗一体纳米探针

1.1引言

1.2材料与方法

1.3结果与讨论

1.4小结

二、牛血清白蛋白引导制备硫化铜纳米粒子作为生物相容性良好的光热治疗试剂用于活体肿瘤治疗

2.1引言

2.2实验部分

2.3结果与讨论

2.4结论

参考文献

发表论文情况说明

综述:纳米材料在疾病治疗中的应用

致谢

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