胶体微粒的形状及光响应性及其与细胞相互作用的研究

摘要

胶体微粒作为一种尺度横跨纳米-微米的三维结构，被广泛应用于包括生物医用在内的众多领域。在与细胞相互作用的过程中，胶体微粒的物理化学性质具有重要影响。智能响应概念的引入使得胶体微粒能够在外界刺激下实现物理化学性能的调控，为满足更为复杂的应用需求提供了可能。光作为一种干净而高效的外部刺激方式，无需与样品直接接触，同时能够在时间和空间上实现精确的调控，具有明显的优势。本文考察了细胞胞吞过程中，微胶囊的形状对胞吞行为的影响;以光响应胶体微粒为研究对象，制备了基于邻硝基苄基衍生物的聚乙烯亚胺(PEI)微胶囊，详细表征了其在光照前后的物理化学性质变化;同样基于邻硝基苄基衍生物，构建了能够在细胞内响应的聚乙二醇(PEG)光响应微粒，研究了其胞内响应对细胞行为的影响;最后，选择同样具有光分解性能的重氮树脂，构建了能够在紫外照射下释放N2气的微粒，研究了其胞内释放N2气对肿瘤细胞的杀伤效果。
　　胶体微粒的形状对其与细胞的相互作用具有重要影响。通过渗透压法制备得到了尺寸约为2μm的碗状聚电解质微胶囊，对比了其与球形微胶囊在与细胞相互作用过程中的差异。结果发现，相同条件下，碗状微胶囊能够更多更快地被细胞吞噬。共培养12h后，单个细胞胞吞碗状微胶囊的数量约为球形微胶囊的3.8倍。同时，对形状引起的胞吞差异的机理进行了探讨。
　　智能响应型胶体微粒在作为载体传递药物等生物活性分子的过程中，研究者多关注于其释放出的活性分子对生物组织的影响，而忽略了材料的自身变化在其中的作用。以具有代表性的邻硝基苄基衍生物作为光响应的交联剂，通过其与掺杂PEI的碳酸钙微粒的反应，在去除模板碳酸钙后制备得到光响应的PEI微胶囊。酸性条件中，由于紫外光照下交联点断裂，微胶囊发生膨胀，其组分从胶囊中逐渐离去，表观囊壁厚度从54.6±4.6 nm降至12.3±0.8nm，渗透性升高，最终完全分解。以异硫氰酸四乙基罗丹明标记的葡聚糖(RBITC-dextran)为模型，证实微胶囊能够在光照作用下快速释放装载的大分子。
　　合成了含活性酯基团的光响应小分子，以其为交联剂，通过交联预吸附在碳酸钙中的八臂氨基化PEG（8-arm-PEG-NH2）制备得到光响应的PEG微粒。利用交联剂在紫外光下的分解特性，实现了PEG微粒在光照后的膨胀、分解。研究了PEG微粒的胞内响应对细胞行为的影响，发现胞吞PEG微粒的细胞在光照处理后的细胞活性低于仅胞吞粒子或仅光照处理的实验组，同时细胞更多地呈现出非铺展的状态。
　　为实现在无药状态下杀死肿瘤细胞，选择能够在紫外光照下释放N2的重氮树脂为组装单元，通过聚电解质-多价盐法制备得到微粒，通过透明质酸(HA)表面修饰后实现了微粒在肿瘤细胞中的选择性胞吞。研究发现，重氮粒子被胞吞后进入溶酶体，在紫外光照下分解释放N2，破坏了溶酶体的膜完整性，从而实现了对肿瘤细胞的杀伤，其细胞存活率降至低于50％。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 文献综述

1．1．1 胶体微粒的定义和分类

1．1．2 胶体微粒的制备方法

1．1．3 胶体微粒的物理化学性质

1．1．4 胶体微粒在生物医用领域的应用

1．2 胶体微粒的智能响应性

1．2．1 pH响应性

1．2．2 温度响应性

1．2．3 光响应性

1．2．4 磁响应性

1．2．5 其他响应性

1．3 胶体微粒的胞吞及胞内智能响应对细胞行为的影响

1．3．1 胞吞作用

1．3．2 胶体微粒的性质对胞吞的影响

1．3．3 胶体微粒的胞吞及胞内智能响应对细胞行为的影响

1．4 课题的提出

第二章 不同形貌的聚电解质多层膜微胶囊的制备及其胞吞行为的研究

2．1 实验部分

2．1．2 球形和碗状(PAH／PSS)10／BSA微胶囊的制备

2．1．3 蛋白吸附

2．1．4 细胞实验

2．1．5 测试与表征

2．2 球形和碗状(PAH／PSS)10／BSA微胶囊的制备与表征

2．3 细胞对球形和碗状(PAH／PSS)10／BSA微胶囊的胞吞

2．4 本章小结

第三章 基于邻硝基苄基衍生物的光响应聚乙烯亚胺微胶囊的制备及其性能研究

3．1 实验部分

3．1．2 PEI-BNBA微胶囊的制备

3．1．3 PEI-BNBA微胶囊的光分解

3．1．4 物质的包埋与光控释放

3．1．5 测试与表征

3．2 PEI-BNBA微胶囊的制备与表征

3．3 PEI-BNBA微胶囊的光分解

3．4 光控释放负载的RBITC-dextran

3．5 本章小结

第四章 基于邻硝基苄基衍生物的光响应聚乙二醇微粒的制备及其胞内响应对细胞的影响

4．1 实验部分

4．1．1 原料和试剂

4．1．2 光响应交联剂的合成

4．1．3 光响应PEG微粒的制备

4．1．4 PEG微粒的光分解

4．1．5 细胞实验

4．1．6 测试与表征

4．2 光响应交联剂的合成与表征

4．3 光响应PEG微粒的制备与表征

4．4 光响应PEG微粒的光分解

4．5 PEG微粒的胞内响应及对细胞行为的影响

4．6 本章小结

第五章 基于重氮树脂的光响应微粒的制备及其胞内响应对细胞的影响

5．1 实验部分

5．1．1 原料和试剂

5．1．2 重氮树脂的合成

5．1．3 重氮树脂的响应性

5．1．4 重氮粒子的制备

5．1．5 重氮粒子的选择性修饰

5．1．6 重氮粒子的响应性及稳定性

5．1．7 细胞实验

5．1．8 测试与表征

5．2 重氮树脂的合成与表征

5．3 重氮粒子的制备与表征

5．4 重氮粒子的细胞选择性

5．5 重氮粒子的胞内响应及对细胞活性的影响

5．6 本章小结

全文总结

建议与展望

参考文献

作者简介