磁靶向多功能药物载体的制备及协同抗肿瘤研究

摘要

目前，癌症仍然是严重威胁人类身体健康的重要疾病之一。由于传统治疗手段如化疗在体内表现出非特异性的分布，容易引发一系列的副作用。因此有效降低化疗对人体的副作用，提高肿瘤治疗效果成为研究者们需要攻克的难题。一方面，多功能药物载体的构建，比如同时具备磁靶向、pH敏感可控释药等功能，对于减少化疗副作用，提高药物对癌细胞靶向特异性化疗效果发挥很大的作用，成为研究的热门方向之一。另一方面，新兴的光治疗方法比如光热治疗(PPT)和光动力治疗(PDT)表现出精确性高，可控性好以及副作用小等优点，将其与化疗相结合可发挥更好的协同抗癌效果，探索合适的光热剂和光敏剂便成为研究的关键点。除此之外，由于肿瘤细胞缺氧的微环境会对光敏剂发挥PDT作用有一定制约，解决肿瘤细胞内部氧气含量过低的问题也成为需要努力的目标之一。本论文针对以上问题开展研究工作，取得的主要结果如下:
　　1.首先通过溶剂热法合成Fe3O4纳米粒子，然后在油浴条件下加入Zn(NO3)26(H2O)和2-甲基咪唑从而在Fe3O4表面得以原位生成ZIF-8。再将产物先后置于氩气和空气中进行煅烧，得到多孔的核-壳结构的Fe3O4@C/ZnO复合物。最后通过酰胺化反应引入叶酸(FA)分子合成具有双靶向作用的最终产物Fe3O4@C/ZnO-FA。研究结果表明，Fe3O4@C/ZnO-FA的磁饱和强度为39.07eum/g，说明该复合物拥有较好的被动磁靶向能力;复合载体在638nm的激光照射17min后，温度上升17℃左右，展现出较好的光热转换效果。多孔结构的Fe3O4@C/ZnO-FA复合物对化疗药物DOX的包封率为64.35μg/mg。通过对不同pH(7.4，6.5，5.0)条件下复合载体中DOX的体外释放放曲线分析，发现其释放具有pH响应的特点，主要是因为复合物中具有pH敏感的ZnO充当“门控”作用，从而能够定点控制药物的释放。细胞MTT和荧光显微镜图像显示复合药物载体的化疗和光热治疗协同作用可以有效杀死肿瘤细胞，细胞摄取实验表明该复合物在生物医学领域具有潜在的应用前景。
　　2.以制备的Fe3O4纳米粒子为模板，然后加入KMnO4在浓盐酸溶液中通过原位还原反应合成介孔花瓣结构的Fe3O4@MnO2纳米材料，再加入吡咯单体通过在酸性环境条件下Fe3O4的部分溶解产生的Fe3+原位氧化聚合反应得到Fe3O4@MnO2@PPy复合物。磁滞回归曲线表明该复合物的磁饱和强度为28emu/g，说明其具有磁靶向性。光照升温和单线态氧检测说明复合物Fe3O4@MnO2@PPy具有优异光热转换和光动力效果，研究结果还发现在弱酸性条件下能够很好的催化H2O2产生足够的O2，缓解肿瘤细胞缺氧的程度进而提高PDT疗效。复合物对化疗药物DOX的负载率为70％，通过MTT实验，荧光显微镜图像以及细胞吞噬实验表明复合物对细胞的内吞作用效果较好，从而能够对后续的化疗，PTT和PDT协同治疗的效果具有辅助作用，进而更加有效的杀死肿瘤细胞。
　　3.通过煅烧三聚氰胺得到片层结构的g-C3N4，随后加入FeCl3·6H2O和FeCl2·4H2O通过共沉淀作用在g-C3N4表面生成Fe3O4纳米粒子，最后加入吡咯单体通过原位氧化聚合反应得到最终产物Fe3O4/g-C3N4@PPy复合材料。通过磁滞回归曲线测得复合物的磁饱和强度为34emu/g，说明该复合材料能够具有磁靶向能力。该复合物的分散液用638nm的激光照射10min后，温度上升了至少18℃，用DPBF作为单线态氧的指示剂，检测结果表明该复合物拥有较好的光热转换和光动力效果。同时，实验结果还显示复合物在638nm.的激光照射下，能够催化光解H2O产生O2，这可能是由于Fe3O4/g-C3N4@PPy中存在异质结作用，降低了材料的禁带宽度进而增强该复合物光催化产生O2的能力。进而提高PDT疗效。MTT实验，荧光显微镜成像以及细胞吞噬实验表明，该复合物优异的细胞内吞作用，有助于后续的化疗，PTT和PDT协同抗肿瘤的效果，能够更加有效的杀死肿瘤细胞。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 癌症治疗的现状与发展

1．2 纳米载体材料

1．3 纳米介孔载体材料

1．3．1 碳基材料作为介孔纳米载体

1．3．2 以MOFs为模板来合成多孔碳纳米载体材料

1．4 具有磁靶向的给药系统

1．5 pH刺激响应药物释放

1．6 光热治疗

1．6．1 碳基纳米材料作为光热转换材料

1．6．2 聚吡咯作为光热转换材料

1．7 光动力学治疗

1．8 联合抗肿瘤治疗

1．9 研究思路与设计路线

1．9．1 研究思路与内容

1．9．2 设计路线

第二章 双重靶向Fe3O4@C／ZnO-FA的pH响应释药及化疗-光热治疗协同抗肿瘤的研究

2．1 前言

2．2 实验部分

2．2．1 实验试剂

2．2．2 主要实验仪器

2．2．4 磁性Fe3O4@ZIF-8复合物的制备

2．2．7 测试与表征

2．2．8 药物装载与释放

2．2．9 产物的光热实验

2．2．11 双染色荧光成像实验

2．2．12 细胞吞噬实验

2．3 结果与讨论

2．3．1 产物的形貌分析

2．3．2 产物的物相分析

2．3．3 产物的比表面积测定

2．3．4 产物的磁性分析

2．3．5 产物的光热实验

2．3．6 药物的负载和释放的分析

2．3．7 产物的细胞活性测试

2．3．8 双染色荧光成像分析

2．3．9 荧光共聚焦显微成像法分析细胞的内吞作用

2．4 本章小结

第三章 Fe3O4@MnO2@PPy纳米复合物原位给氧提高PDT治疗及多重抗肿瘤效果

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验器材

3．2．3 磁性Fe3O4纳米粒子的制备

3．2．7 药物装载

3．2．8 单线态氧检测

3．2．9 产物的光热实验

3．2．10 氧气含量的检测

3．2．11 活性氧检测实验

3．2．12 MTT实验

3．2．13 双染色荧光成像实验

3．2．14 细胞吞噬实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 产物的形貌分析

3．3．2 产物的物相分析

3．3．3 产物的比表面积测定

3．3．4 产物的磁学性质及产氧量分析

3．3．5 药物的负载和释放的分析

3．3．6 DPBF探针检测单线态氧

3．3．7 产物的光热转换性能分析

3．3．8 产物的细胞毒性测试

3．3．9 DCFH-DA探针检测细胞内ROS

3．3．11 共聚焦荧光显微成像法分析细胞的内吞作用

3．4 本章小结

第四章 Fe3O4／g-C3N4@PPy复合物光解水产氧促进PDT疗效及化疗-光疗协同作用的研究

4．1 前言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 g-C3N4纳米片的合成

4．2．5 FeaO4／g-CaN4@PPy的合成

4．2．6 测试与表征

4．2．7 药物装载

4．2．8 单线态氧检测

4．2．9 产物的光热实验

4．2．10 氧气含量的检测

4．2．11 活性氧检测实验

4．2．12 MTT实验

4．2．13 双染色荧光成像实验

4．2．14 细胞吞噬实验

4．3 结果与讨论

4．3．1 结果与讨论

4．3．2 产物的物相分析

4．3．3 药物的负载和释放的分析

4．3．4 产物的磁学性质及产氧量分析

4．3．5 产物的光热转换性能分析

4．3．6 DPBF探针检测单线态氧

4．3．7 DCFH-DA探针检测细胞内ROS

4．3．8 产物的细胞毒性测试

4．3．9 双染色荧光成像分析

4．3．10 荧光共聚焦显微成像法分析细胞的内吞作用

4．4 本章小结

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

致谢

硕士期间发表的论文