光热型超声造影剂的制备及其用于肿瘤诊疗的研究

摘要

肿瘤是一种严重危害人类健康的致死性疾病，尽管临床上已经采用了包括手术治疗、化疗、放疗以及光动力治疗等多种方法治疗肿瘤，但对肿瘤的治疗效果仍不尽如人意。制备具有治疗功能的多模态成像造影剂，已成为了目前生物医学材料的研究热点。通过光热作用提高核酸运输效率和通过光热疗法治疗肿瘤的文献报道也在不断增多。因此，使用具有光热升温功能的生物材料，制备光控核酸转染制剂和多模态成像引导下的光热治疗制剂，并以此对肿瘤进行诊疗具有重要的研究价值和应用前景。
　　本文采用具有良好生物安全性的光热升温功能材料，制备多种光热升温制剂，使其分别具有光热升温促进核酸运输功能、超声/光热协同促进核酸运输功能以及多模态成像引导下的可视化的光热治疗功能。
　　由壳聚糖制备的核酸转染载体的生物相容性比较好，可是其转染效率比较低。普鲁士蓝为美国食品药品监督管理局认证的临床使用的解毒药物，其生物安全性较好，具有很好的光热升温功能。为了通过光热升温方法提高细胞膜的通透性以提高转染效率，本文以壳聚糖为模板，制备了壳聚糖修饰普鲁士蓝纳米粒子。通过对其表征和核酸转染能力的研究，验证了壳聚糖修饰普鲁士蓝纳米粒子在近红外光照射下可以显著增强基因运输能力，提高基因转染效率。
　　为了实现超声/光热协同促进核酸运输，本文将壳聚糖修饰普鲁士蓝纳米粒子与微泡相结合，制备了壳聚糖修饰普鲁士蓝纳米粒子微泡。通过样品表征并对其超声成像能力、超声定点靶向释放效果以及超声/光热协同提高转基因效率的效果进行研究，发现该微泡已经成功制备，并可以实现超声成像引导下的靶向释放及超声/光热协同促进核酸运输的功能。通过对四种细胞系毒副作用的检测以及试验动物体重的变化和重要脏器的病理学检查，本文证明了壳聚糖修饰普鲁士蓝纳米粒子与壳聚糖修饰普鲁士蓝纳米粒子微泡在试验剂量下并未出现显著毒性，拥有良好的生物安全性，是具有很好应用前景的转基因载体。
　　光热升温材料在吸收光能并转化为热量后，不仅可以提高细胞膜的通透性以提高基因转染效率，还可以继续升高温度直接杀死肿瘤细胞，实现光热治疗的功能。
　　本文选择具有良好生物安全性并可进行生物降解的聚乳酸材料，通过双乳化-溶剂挥发法制备聚乳酸微泡以实现超声造影功能。在制备聚乳酸微泡早期，形成初乳微泡的阶段时，加入四氧化三铁纳米粒子，以实现磁靶向和核磁共振造影功能。制备聚乳酸微泡后，在微泡表面吸附上一层氧化石墨烯，以实现光声成像和光热治疗功能。通过对氧化石墨烯磁性聚乳酸微泡进行样品表征和多模态成像试验、光热治疗效果试验和生物安全性检测，证明了氧化石墨烯磁性聚乳酸微泡已成功制备，其具有核磁共振成像/超声成像/光声成像三模态成像和磁靶向引导下的光热治疗功能，具有良好的生物安全性，是一种具有临床应用潜力的多模态成像引导下的光热治疗制剂。
　　为了实现生物组织的实时荧光成像，本文在制备初乳阶段的超声微泡时，加入了上转换纳米粒子；又为了实现光声成像和光热治疗功能，在微泡表面通过静电吸附作用吸附一层硫化铜纳米粒子，由此制备了硫化铜上转换纳米粒子聚乳酸微泡。通过对微泡进行样品表征和功能检测，验证其具有上转换荧光成像/超声成像/光声成像三模态成像引导下的光热治疗功能，并具有良好的生物相容性，是一种很有发展前景的可视化治疗肿瘤的多功能光热治疗剂。
　　这几种光热升温制剂的研制，为含有光热材料的多模态造影剂的构建，以及多模态成像引导治疗肿瘤方法的进一步发展提供了思路，并为新一代造影剂和更多治疗手段的研发提供了借鉴和参考。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 医学成像技术和造影剂

1.3 光热治疗和光热作用促进核酸运输

1.4具有光热功能的多功能造影剂

1.5 本课题的主要研究内容

第2章 实验材料与方法

2.1 实验材料及仪器

2.2 实验材料的制备方法

2.3 试验材料的表征方法

2.4 多模态成像评价

2.5 光热作用效果评价

2.6 生物安全性检测

2.7 统计学方法

第3章 光热作用促进核酸运输的普鲁士蓝纳米粒子的制备与研究

3.1 引言

3.2 壳聚糖修饰普鲁士蓝纳米粒子的制备和表征

3.3 与核酸结合能力检测

3.4 光热作用促进核酸运输效果评价

3.5 生物相容性评价

3.6 本章小结

第4章 超声/光热作用协同促进核酸运输的普鲁士蓝微泡研究

4.1 引言

4.2 壳聚糖修饰普鲁士蓝纳米粒子微泡的制备和表征

4.3与核酸结合能力及表面电位检测

4.4超声造影成像与超声杀伤效果

4.5超声/光热作用协同促进核酸运输效果评价

4.6生物相容性评价

4.7 本章小结

第5章 核磁/光声/超声成像介导光热作用的氧化石墨烯微泡研究

5.1 引言

5.2 氧化石墨烯磁性聚乳酸微泡的制备和表征

5.3 多模态成像效果评价

5.4 光热作用效果评价

5.5 生物相容性评价

5.6 本章小结

第6章 上转换荧光/光声/超声成像介导光热作用的硫化铜微泡研究

6.1 引言

6.2 硫化铜上转换纳米粒子聚乳酸微泡的制备和表征

6.3多模态成像效果评价

6.4光热作用效果评价

6.5生物相容性评价

6.6 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

声明

致谢

个人简历