阳离子聚合物/金纳米棒复合材料的可控制备及其生物医学应用

摘要

随着环境的变化，我国癌症患者越来越多，并且由于发现时间晚和缺乏高效的治疗手段，导致癌症患者的死亡率居高不下，这一现象已经对人们的健康产生极大威胁。因此，对于癌症早期的诊断与治疗工作迫在眉睫、刻不容缓。传统的药物化疗和放射治疗已经不能解决目前癌症治疗所面临的困难，基因治疗的出现为癌症的治疗提供了新的思路，理论上讲基因治疗是一种高效的癌症治疗手段，但是在实际操作中基因治疗的发展遇到了瓶颈，主要表现在如何构建具有低毒高效的基因递送载体。阳离子非病毒递送载体受到广泛关注，其中有机/无机纳米复合递送载体具有长循环和易跨膜转运的特点，并且无机纳米材料具有优良的光电磁等特性，使载体递送体系具备分子成像和功能治疗的特性，实现诊疗一体化，从而达到更好的治疗效果，而构建有机/无机纳米复合递送载体的关键问题是选择合适的功能性无机纳米粒子和使用简易的构建方法。
　　首先，我们选取了具有独特物理化学性质，良好生物相容性和较低细胞毒性的金纳米棒，其合成简单、易于修饰，具有光声成像和光热治疗的功能;其次，我们通过ATRP（原子转移自由基聚合）及开环反应分别得到了阳离子聚合物BUCT-PGED（乙二胺功能化的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯）和BUCT-PGEA（乙醇胺功能化的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯），后分别接上LA（硫辛酸），并发展了“Grafting-onto”的方法，借助Au-S键的作用，可控的、定量的将阳离子聚合物修饰到金纳米棒上。将制得的纳米复合递送载体在C6和HeLa细胞系中进行相应评价，结果表现出纳米复合载体具有较高的基因转染效率和较低的细胞毒性（与PEI相比）;并且在活体成像与治疗实验中表现出优异的诊疗效果。表明我们成功地通过“Grafting-onto”的方法制备了具有双成像（CT和PAI）和双治疗（GT和PTT）一体化的诊疗体系。
　　此外，我们选取了具有载药功能的介孔纳米氧化硅和具有增强MR造影能力的磁性纳米氧化铁，利用自组装的方法（环糊精与金刚烷“Host-guest”超分子组装），将修饰有阳离子聚合物的金纳米棒和磁性氧化铁可控组装到介孔氧化硅上。将制得的纳米复合基因递送组装体在HepG2和C6细胞系中进行相应评价，结果表明其具有理想的转染效率和低的细胞毒性（与PEI相比）。此外，组装体能够借助金纳米棒和磁性氧化铁的光热特性实现解组装，有利于材料的降解与清除，也成功地实现了多模式成像与联合治疗的一体化。

目录

声明

摘要

符号说明

第一章 绪论

1．1 癌症诊疗

1．1．1 多模式成像

1．1．2 多功能联合治疗

1．2 有机／无机纳米复合多功能诊疗剂

1．2．1 无机纳米粒子在诊疗剂中的应用

1．2．2 阳离子聚合物在诊疗剂中的应用

1．2．3 有机／无机纳米复合体的优势

1．3 有机／无机纳米复合多功能诊疗剂的构建方法

1．3．1 有机物与无机纳米颗粒的结合方法

1．3．2 无机纳米颗粒之间的结合方法

1．4 本课题的立题意义

第二章 阳离子聚合物／金纳米棒复合材料在癌症诊疗方面的应用

2．1 前言

2．2 实验材料和仪器设备

2．2．1 实验材料

2．2．2 实验仪器和设备

2．3 实验方法

2．3．1 金纳米棒的制备

2．3．3 Au-PGED和Au-PGEA纳米复合物的制备

2．3．6 PGED／pDNA、PGEA／pDNA、Au-PGED／pDNA和Au-PGEA／pDNA络合物的细胞毒性分析

2．3．8 PGED／pDNA、PGEA／pDNA、Au-PGED／pDNA和Au-PGEA／pDNA络合物细胞吞噬分析

2．3．11 Au-PGEA2纳米复合物体外／体内的CT、PA成像

2．4 结果与讨论

2．4．2 Au-PGED和Au-PGEA纳米复合物的表征

2．4．3 Au-PGED和Au-PGEA纳米复合物的的包裹能力

2．4．4 PGED／pDNA、PGEA／pDNA、Au-PGED／pDNA和Au-PGEA／pDNA络合物细胞毒性分析

2．4．6 PGED／pDNA、PGEA／pDNA、Au-PGED／pDNA和Au-PGEA／pDNA络合物细胞内吞分析

2．4．7 Au-PGEA2纳米复合物的光热效应

2．4．8 Au-PGEA2纳米复合物抗肿瘤效应

2．4．9 Au-PGEA2纳米复合物体外／体内的CT、PA成像

2．5 本章小结

第三章 SiO2@Au-PGED和SiO2@Fe3O4-PGED可控组装体在癌症诊疗方面的应用

3．1 前言

3．2 实验材料和仪器设备

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验仪器和设备

3．3 实验方法

3．3．2 Au-PGED-CD的合成

3．3．3 Fe3O4-PGED-CD的合成

3．3．6 SiO2@Au-PGED／pDNA和SiO2@Fe3O4-PGED／pDNA络合物的表征

3．3．9 SiO2@Au-PGED／pDNA和SiO2@Fe3O4-PGED／pDNA络合物细胞内吞分析

3．4 结果与讨论

3．4．2 SiO2@Au-PGED和SiO2@Fe3O4-PGED纳米复合物的表征

3．4．3 SiO2@Au-PGED和SiO2@Fe3O4-PGED纳米络合物的包裹能力

3．4．4 SiO2@Au-PGED／pDNA和SiO2@Fe3O4-PGED／pDNA络合物细胞毒性分析

3．4．5 SiO2@Au-PGED／pDNA和SiO2@Fe3O4-PGED／pDNA络合物转染效率评价

3．4．6 SiO2@Au-PGED／pDNA和SiO2@Fe3O4-PGED／pDNA络合物细胞内吞分析

3．5 本章小结

第四章 主要结论

参考文献

致谢

研究成果

导师及作者简介