新型多功能无机半导体/聚合物复合水凝胶的制备与生物应用研究

摘要

近年来，光动力疗法(Photodynamictherapy,PDT)和声动力学疗法（Sonodynamictherapy，SDT）由于侵入型极小，选择性较高等优点，已成为治疗恶性肿瘤和某些良性增生性疾病的新方法。光敏剂和声敏剂是PDT,SDT中最重要的部分，无机半导体纳米材料由于性能稳定，具有被动靶向作用等，可以克服传统有机光敏剂和声敏剂容易被降解，富集时间较长等缺点，是理想的有机光敏剂和声敏剂的替代品。但如何使无机半导体纳米材料定域在肿瘤细胞表面，不扩散至正常组织，提高在病灶部位的有效浓度仍然是一项艰巨的任务。　　 本文采用原位水凝胶技术结合无机半导体纳米材料，可在病灶部位原位光聚合或声聚合形成无机/高分子复合水凝胶，使无机纳米材料的抗肿瘤效果达到最大化，为无机半导体材料在肿瘤治疗研究中提供了一种新的途径。具体研究内容如下:　　 1.以无机半导体材料Fe2O3为光引发剂，利用传统有机染料亚甲基蓝(MB)的高量子产率和较长波段吸收的特点，作为光动力学疗法中的光敏剂，将聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)为单体，在波长为650nm的激光作用下，在细胞表面原位形成一种新型的Fe2O3/MB/PEGDA复合水凝胶体系，同时放出单线态氧杀伤肿瘤。该水凝胶还可以保护MB和Fe2O3不易穿透到正常组织，减少副作用;同时可将MB固定在水凝胶中，不与酶等活性物质接触，从而克服其易被降解等缺点。该研究对发展无机半导体光敏剂及拓展传统有机光敏剂等具有重大理论和实际意义。　　 2.构建了一种简单新颖的TiO2/PEGDA复合水凝胶体系。在该体系中，TiO2不仅作为光动力学疗法中的光敏剂，同时也作为光引发剂引发PEGDA光聚合，在肿瘤细胞表面形成一层定域载药水凝胶壳层的同时释放出单线态氧。该水凝胶层能够有效的防止光敏剂的流失，减少对周围正常细胞的破坏，并保证光敏剂在病灶部位的高浓度，提高光动力学疗法的疗效，同时由于TiO2性能稳定，可反复使用，所以此水凝胶可作为长期间歇式肿瘤治疗手段，具有较高的理论与实际应用价值。　　 3.采用一种简单方便的方法以TiO2作为超声引发剂以及声敏剂，牛血红蛋白为交联剂，核黄素为模拟药物，在超声波作用下短时间内聚合PEGDA形成复合水凝胶。实验结果表明此复合水凝胶具有较好的生物相容性，并对核黄素有良好的药物缓释行为，缓释时间长达216小时，并且此复合水凝胶形成过程中可以产生单线态氧，也可用于声动力学疗法，多药联用，同时运输，有利于产生协同治疗的效果，具有较高的应用价值和良好的发展前景，值得我们进行深入探索。　　 4.利用一步法制备TiO2与壳聚糖，丙烯酸的预聚物，此水凝胶为此预聚物在pH为7.4的模拟体液中快速的形成凝胶，展现出pH敏感的性质，在放置12小时后，两份分割开的水凝胶在不需要借助任何外界刺激条件下，能够很好的结合在一起，并且具有一定的拉伸性能，表现出较好的黏附和自愈合性能，这种无机纳米/高分子复合的自愈合智能水凝胶又不会破坏其中的无机半导体材料的性能，在激光照射下可以产生活性物质单线态氧，制备的凝胶同时还可以包含其他化学活性物质，这种无机/高分子杂化的，兼具pH敏感与自愈合性能的水凝胶尚未见报道，在组织修复，细胞粘附，光动力学疗法等生物医学领域具有重大的研究意义。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．肿瘤治疗与光动力学疗法的简介

1．1 光动力学疗法的简介

1．2．声动力学疗法简介

1．3 纳米技术在肿瘤医学中的应用

1．4 水凝胶在生物医学领域的研究进展

1．5 自愈合智能水凝胶

1．6 本论文的选题及设计思想

参考文献

第二章 无机半导体引发的复合水凝胶的原位形成及其抗肿瘤性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 原料与仪器

2．2．2 复合水凝胶的制备

2．2．3 样品的表征

2．2．4 单线态氧的测定

2．2．5 复合水凝胶体系的光学显微镜图像测定

2．2．6 细胞活性测试(MTT)

2．3 结果与讨论

2．3．1 Fe2O3的XRD，紫外光谱和扫描电镜表征

2．2．3 复合水凝胶的制备及表征

2．2．4 单线态的产生分析

2．4．5 水凝胶在细胞表面的形成

2．4．6 预聚物的生物相容性分析

2．4．7 用荧光显微成像分析抗肿瘤效果

2．4 本章小结

参考文献

第三章 新型二氧化钛／聚乙二醇二甲基丙烯酸甲酯原位水凝胶的制备及抗肿瘤性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与仪器

3．2．2 TiO2溶胶的合成

3．2．3 TiO2／PEGDA复合水凝胶的制备

3．2．3 产物的表征

3．2．5 单线态氧的测定

3．2．6 复合水凝胶体系的荧光显微镜图像测定

3．2．7 细胞活性测试(MTT)

3．3 结果与讨论

3．3．1 TiO2／PEGDA复合水凝胶的示意图

3．3．2 TiO2的XRD，固体紫外光谱和扫描电镜表征

3．3．3 TiO2／PEGDA水凝胶的制备及表征

3．3．4 单线态的产生分析

3．3．5 水凝胶在细胞表面的形成

3．3．6 预聚物的生物相容性分析

3．3．7 用荧光显微成像分析抗肿瘤效果

3．4 本章小结

参考文献

第四章 超声合成复合水凝胶用于声动力学疗法以及药物释放的研究

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 试剂与仪器

4．2．2 TiO2溶胶的合成

4．2．3 PVP-核黄素的制备

4．2．4 负载核黄素复合水凝胶的制备

4．2．5 产物的表征

4．2．6 模拟药物核黄素的释放

4．2．7 单线态氧的测定

4．2．8 细胞活性测试(MTT)

4．3 结果与讨论

4．3．1 PVP对核黄素的增溶

4．3．2 核黄素-PVP的形貌与紫外吸收光谱

4．3．3 复合水凝胶的制备及表征

4．3．4 复合水凝胶的药物释放研究

4．3．5 复合水凝胶形成过程中单线态氧的检测

4．3．6 水凝胶的生物相容性分析

4．4 本章小结

参考文献

第五章 自愈合无机／高分子敏感水凝胶的制备与研究

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 试剂与仪器

5．2．2 TiO2／壳聚糖复合水凝胶的制备

5．2．3 TiO2／丙烯酸／壳聚糖复合水凝胶的制备

5．2．4 产物的表征

5．2．5 水凝胶自愈合行为研究

5．2．6 单线态氧的测定

5．3 结果与讨论

5．3．1 复合水凝胶的制备

5．3．2 复合水凝胶的红外光谱分析

5．3．3 复合水凝胶中TiO2的XRD检测

5．3．4 复合水凝胶的扫描电镜图像分析

5．3．5 复合水凝胶的自愈合行为

5．3．6 复合水凝胶在光照下单线态氧的产生

5．4 本章小结

参考文献

致谢

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