磁性无机纳米材料的制备并应用于肿瘤的 诊断与治疗

摘要

现今，肿瘤严重危害人类健康，在传统的诊疗技术基础上探究更有效的诊断和治疗方法成为当前该领域的关键问题。本论文研究内容主要包括以下两个方面:1）设计并制备经表面修饰的具有肿瘤靶向性的一氧化锰纳米颗粒，并初步研究其磁共振成像性能;2）设计并制备一维核壳结构的钴核金壳磁性纳米组装体，实现光声、磁共振双模成像指导下的光热肿瘤治疗。
　　通过微波合成法制备了尺寸均一的聚乙烯亚胺修饰的一氧化锰纳米颗粒（MnO-PEI），该纳米颗粒。为进一步增强纳米颗粒的分散性及生物相容性，借助静电作用将牛血清蛋白修饰在一氧化锰纳米颗粒的表面，制得牛血清蛋白修饰的一氧化锰纳米颗粒（MnO-PEI@BSA）。对产物进行表面电位、X射线衍射、傅立叶红外光谱、热重等系统地测试分析。MnO-PEI@BSA的透射电子显微镜结果显示其尺寸均匀，且比于聚乙烯亚胺修饰的MnO纳米颗粒具有更好的分散性，与粒径分布结果一致。弛豫率测试显示经BSA修饰后，该纳米颗粒的纵向弛豫率(r1)得到增强，适合作为磁共振造影剂。体内和体外的生物安全性实验验证了MnO-PEI@BSA纳米颗粒具有良好的生物安全性。MnO-PEI@BSA纳米颗粒经尾静脉注入小鼠体内后，可观察到肿瘤区域有明显的磁共振成像效果，验证了该纳米造影剂的肿瘤靶向能力，表明该纳米颗粒可作为有潜质的应用于肿瘤诊断的磁共振造影剂。
　　基于本课题组前期工作，制备了具有壳核结构的零维钴包金纳米球(MGS)，以及在纳米球基础上经磁性组装而成的具备核壳结构的一维钴包金核壳纳米链(MGC)。MGS和MGC均具有优异的光热转换效率和良好的光热稳定性，并且都具备光声、核磁共振双模式成像能力。重要的是，基于磁性组装引起的局域表面离子共振增强，MGC的光热转换效率比MGS显著增强，MGC在光声成像、核磁共振成像及肿瘤的光热杀伤上都实现了更好的效果。因此，MGC更适用于作为光声、核磁共振双模式成像制导下进行肿瘤光热治疗的肿瘤诊疗一体化多功能制剂。此外，细胞毒性试验和血液安全性检测证明MGS和MGC均具备较高的生物安全性及生物相容性，为MGC应用于肿瘤诊疗一体化提供了可行性。

目录

声明

致谢

摘要

第一章 绪论

1．1．1 肿瘤危害

1．1．2 传统肿瘤诊断方法

1．1．3 传统肿瘤治疗方法

1．2 核磁共振成像技术应用于肿瘤诊断

1．2．1 核磁共振成像技术

1．2．2 核磁共振成像造影剂

1．2．3 锰基、铁基造影剂发展

1．2．4 锰基、铁基造影剂的合成

1．3 各种类纳米材料应用于肿瘤诊疗一体化

1．3．1 碳基纳米材料

1．3．2 贵金属纳米材料

1．3．3 硫族元素化合物纳米材料

1．3．4 其他纳米材料

1．4 多模态成像与光热肿瘤治疗结合的诊疗一体化

1．4．1 功能化纳米材料带来的新型肿瘤诊断技术

1．4．2 功能化纳米材料带来的新型肿瘤治疗技术

1．4．3 新型诊疗基础上肿瘤诊疗效率的提升

1．5 本论文研究意义及内容

第二章 实验药品及仪器设备

2．1 材料合成所用实验药品

2．2 材料合成所用仪器

2．3 材料表征所用设备

2．4 细胞、动物实验所用试剂

2．5 细胞、动物实验所用仪器及设备

第三章 BSA修饰的一氧化锰纳米颗粒用于核磁共振肿瘤靶向造影增强

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．2 MnO-PEI和MnO-PEI@BSA的表征

3．2．5 MnO-PEI@BSA体内安全性实验

3．3 结果与讨论

3．3．1 MnO-PEI和MnO-PEI@BSA的制备

3．3．2 MnO-PEI和MnO-PEI@BSA的形貌及分散性

3．3．3 MnO-PEI和MnO-PEI@BSA纳米颗粒表面性质测定

3．3．4 MnO-PEI和MnO-PEI@BSA的T1弛豫率测试

3．3．5 MnO-PEI@BSA的活体肿瘤靶向T1型核磁共振造影增强

3．3．6 MnO-PEI@BSA的活体安全性测试

3．4 本章小结

第四章 磁性诱导组装的纳米复合物应用于多模态成像指导下的肿瘤光热治疗

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．3 MGS和MGC光热性能的表征

4．2．4 MGS和MGC光声性能的表征

4．2．5 细胞培养

4．2．6 细胞MTT

4．2．7 MGS和MGC细胞光热杀伤测试

4．2．8 MGS和MGC小鼠肿瘤杀伤测试

4．2．9 生物安全性分析

4．3 结果与讨论

4．3．2 MGS和MGC的表征

4．3．3 MGS和MGC的光热性能

4．3．4 MGS和MGC的光稳定性

4．3．5 MGS和MGC的细胞光热杀伤

4．3．6 MGS和MGC的光声性能

4．3．7 MGS和MGC对小鼠肿瘤的光热杀伤

4．3．8 生物安全性分析

4．4 本章小结

第五章 结论

参考文献

攻读学位期间的学术活动及成果清单