幾種納米功能材料的合成及成像、腫瘤治療性能研究.pdf

1、近年來，利用具有光磁性能的納米材料作為化學(xué)藥物治療、光熱治療和光動(dòng)力治療的載體構(gòu)建多模式抗癌診療體系的研究已經(jīng)引起了人們的廣泛重視。特別是核殼結(jié)構(gòu)鑭系元素?fù)诫s的上轉(zhuǎn)換納米材料，不但可以通過設(shè)計(jì)多層殼包覆結(jié)構(gòu)大幅提高上轉(zhuǎn)換納米粒子的發(fā)光強(qiáng)度，而且在近紅外光的激發(fā)下能夠發(fā)射出可見光，易于實(shí)現(xiàn)熒光成像。本論文主要采用高溫?zé)峤夥ㄖ苽渚哂泄獯判阅艿慕饘俜?、氧化物或核殼結(jié)構(gòu)稀土上轉(zhuǎn)換納米復(fù)合材料，再對材料的表面進(jìn)行親水修飾，然后擔(dān)載、鍵合或吸附

2、光熱材料、光敏劑和抗癌藥物構(gòu)建多功能納米診療體系，最后將其用于生物體內(nèi)成像研究及抗癌性能研究。另外，本論文對各種體系的發(fā)光性能、生物相容性、藥物控制釋放率、光熱治療效果、光動(dòng)力治療效果、不同治療模式間的協(xié)同作用以及多模式生物成像等方面進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。具體內(nèi)容如下：
　　采用高沸點(diǎn)的十八烯和油酸作為溶劑，通過稀土油酸鹽熱解法合成了具有良好分散性和規(guī)則形貌的的Na3ScF6納米晶體。在980 nm近紅外光的激發(fā)下，摻雜了Yb3+/E

3、r3+、Yb3+/Tm3+和Yb3+/Ho3+的Na3ScF6納米晶發(fā)射不同顏色的光，同時(shí)熒光強(qiáng)度和顏色可以通過改變Yb3+的摻雜濃度來調(diào)控?；趯ο鄬β实陌l(fā)射光譜和發(fā)光強(qiáng)度譜圖，詳細(xì)研究了共摻雜Na3ScF6納米晶體的上轉(zhuǎn)換發(fā)光機(jī)制。此外，相對于純Na3ScF6:Yb3+/Ln3+納米晶體，核殼結(jié)構(gòu)的納米晶體可以顯著提高上轉(zhuǎn)換發(fā)射強(qiáng)度。由于該納米晶發(fā)光顏色可廣泛調(diào)變，在相關(guān)領(lǐng)域表現(xiàn)出潛在的應(yīng)用前景。
　　采用高溫?zé)峤夥?，使用?/p>

4、成本聚異丁烯丁二酰亞胺(PIBSI)和石蠟油分別作為表面活性劑和溶劑制備分散性良好、尺寸均一、形貌均勻的MnO、MnFe2O4和CoFe2O4磁性納米粒子。采用X射線衍射、掃描電鏡、透射電鏡、N2吸附/脫附測試和超導(dǎo)量子干涉儀等表征手段對材料的結(jié)構(gòu)和功能進(jìn)行表征。結(jié)果表明表面活性劑PIBSI的非極性鍵長鏈對納米粒子最終形貌、穩(wěn)定性、聚集度和分散性起重要作用，且磁性納米粒子的尺寸受反應(yīng)的溫度和時(shí)間影響。此外，磁性納米粒子具有良好的生物相容

5、性，并表現(xiàn)出良好的T2核磁成像效果。
　　采用高溫?zé)峤夥?，通過層層包覆的方式制備808 nm近紅外光激發(fā)的核殼結(jié)構(gòu)稀土上轉(zhuǎn)換納米晶。然后在介孔二氧化硅的輔助下將抗癌藥物分子鹽酸阿霉素（DOX）、光熱材料CuS納米粒子和具有靶向功能的葉酸分子修飾到上轉(zhuǎn)換納米晶的表面，獲得具有化學(xué)藥物治療和光熱治療雙療效的治療體系。研究pH值和近紅外光對治療體系擔(dān)載的藥物分子釋放行為的影響。揭示靶向作用促使抗癌藥物分子通過細(xì)胞的吞噬作用進(jìn)入癌細(xì)胞內(nèi)部

6、的機(jī)理。更重要的是，在單一波長808 nm近紅外光照射下，該體系的光熱治療和化學(xué)治療將被同時(shí)激發(fā)產(chǎn)生一種協(xié)同的相互作用，能夠有效改善單一模式治療療效差的缺點(diǎn)。此外，Gd3+和Nd3+等摻雜稀土元素的存在使得這種癌癥治療平臺(tái)具有上轉(zhuǎn)換熒光成像、CT成像和核磁共振成像效果?；谄涠嗄Ｊ匠上褚约傲己玫目拱┬阅?，這種多功能的治療體系有望成為一種成像制導(dǎo)的癌癥診療平臺(tái)。
　　將 TiO2納米粒子包覆在具有多級核殼結(jié)構(gòu)上轉(zhuǎn)換納米粒子的表面制備

7、了NaGdF4:Yb/Tm@NaGdF4:Yb@NaNdF4:Yb@NaGdF4@mSiO2@TiO2（縮寫為 UCNPs@mSiO2@TiO2）納米復(fù)合材料。設(shè)計(jì)的熒光惰性層（NaNdF4:Yb）可有效防止熒光猝滅，阻止能量由活化劑 Tm3+轉(zhuǎn)移給 Nd3+，進(jìn)而大幅提高上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度。介孔二氧化硅的包覆可極大提高光動(dòng)力材料TiO2的擔(dān)載量并且使其更加穩(wěn)定。在808 nm近紅外光照射下，TiO2納米粒子能夠有效吸收上轉(zhuǎn)換納米粒子受激發(fā)

8、產(chǎn)生的近紫外光進(jìn)而產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)和細(xì)胞外活性氧，結(jié)合摻雜Nd3+在近紅外光照射下產(chǎn)生的光熱效果，該體系表現(xiàn)出優(yōu)良的體外和體內(nèi)抗腫瘤協(xié)同治療效果，明顯優(yōu)于980 nm近紅外光照射下的抗癌效果。同時(shí)，該治療平臺(tái)本身是一種良好的成像探針能產(chǎn)生熒光/CT/MRI多模式的成像效果。該研究為近紅外光激發(fā)的癌癥診斷和治療研究提供了新的思路。
　　設(shè)計(jì)制備了 NaGdF4:Yb,Er,Mn,Co@mSiO2-CuS-ZnPc-DOX多功能納米復(fù)合粒子

9、。ZnPc是一種常用光敏劑，Mn2+的摻雜可有效提高980 nm激光激發(fā)下納米粒子的紅光發(fā)射強(qiáng)度，進(jìn)而有效地提高光動(dòng)力抗癌效果（ZnPc的吸收在紅光區(qū)）；摻雜的Co2+使材料具有超順磁性，可實(shí)現(xiàn)核磁共振T2響應(yīng)成像。該體系表現(xiàn)出明顯的pH值和近紅外光響應(yīng)的DOX釋放行為，而且抗癌藥物能通過細(xì)胞的吞噬作用進(jìn)入到癌細(xì)胞內(nèi)有效持續(xù)地殺死癌細(xì)胞。更重要的是，化學(xué)治療、光熱治療以及光動(dòng)力治療能夠同時(shí)被980 nm近紅外光激發(fā)，并產(chǎn)生一種協(xié)同效應(yīng)克