樹狀大分子輔助的金屬納米顆粒的合成、功能化及其生物醫(yī)學應用.pdf

1、隨著納米技術的發(fā)展，越來越多的納米顆粒顯現(xiàn)潛在的生物醫(yī)學應用前景。良好的穩(wěn)定性和生物相容性是納米顆粒是否可用于生物醫(yī)學領域的重要指標。本課題旨在開發(fā)性能良好的納米顆粒作為CT（computed tomography，計算機斷層掃描）造影劑，探索其在癌癥檢測中的應用。以聚酰胺-胺樹狀大分子為載體，本文構建了多種樹狀大分子/金、銀及其合金的有機/無機雜化納米顆粒。利用樹狀大分子獨特的三維結構和其表面的易修飾性，可以制備多功能化的納米顆粒，以

2、滿足特定的應用需求。
　　在前期樹狀大分子/金、銀納米顆粒工作的基礎上，本文探索了樹狀大分子/金-銀合金納米顆粒性質的可控性及其作為CT造影劑的可行性。在發(fā)現(xiàn)特定金/銀摩爾比下可以得到納米線結構后，本文進一步優(yōu)化了納米線的制備參數(shù)，并嘗試制備功能化的納米線結構。鑒于金納米顆粒的優(yōu)勢，本文制備了多功能化的樹狀大分子/金納米顆粒，用于體外和體內癌細胞靶向CT造影。為了降低造價，本文后期偏向于開發(fā)基于低代數(shù)樹狀大分子/金納米顆粒的CT造

3、影劑。本文的方法與結論如下所述:
　　1)以氨基末端第五代聚酰胺-胺樹狀大分子(G5.NH2)為模板或穩(wěn)定劑，以硼氫化鈉為還原劑，制備不同樹狀大分子/金/銀摩爾比的金-銀合金納米顆粒。隨后，對金-銀合金納米顆粒進行乙?；幚?，中和其表面電荷。產(chǎn)物合金納米顆粒呈球形，具有可控的光學性質和尺寸。在恒定樹狀大分子/金屬摩爾配比條件下，合金納米顆粒的尺寸隨著金含量的提高而降低。在同樣金屬組分條件下，乙?；蠛辖鸺{米顆粒的尺寸略有增大。所得

4、合金納米顆粒顯示良好的穩(wěn)定性，并在乙酰化后表現(xiàn)出良好的細胞相容性。合金納米顆粒的X-射線衰減系數(shù)依賴于其金屬組分和表面修飾。隨著組分中金含量的提高或是乙?；倪M行，合金納米顆粒的X-射線衰減系數(shù)呈升高趨勢。
　　2)以G5.NH2為穩(wěn)定劑和還原劑，制備不同樹狀大分子/金/銀摩爾比的金-銀合金納米顆粒。隨著調控金/銀投料比，納米顆粒的形貌從球形進化為不規(guī)則多面體，進而為卷曲的線狀。合金納米顆粒的X-射線衰減系數(shù)依賴于其金屬組分和表面

5、修飾。隨著組分中金含量的提高或是乙酰化的進行，其相應的X-射線衰減系數(shù)呈升高趨勢。隨后，系統(tǒng)研究各個實驗參數(shù)，最終探索出制備形貌均一金納米線（平均直徑1.3nm，長度達微米級）的最優(yōu)路線為:以第五代聚酰胺-胺樹狀大分子為穩(wěn)定劑、樹狀大分子/金/銀摩爾投料比1/15/5、反應溫度40℃、反應時間48小時、反應體系為水相。這些參數(shù)會影響納米線的橫向生長和Ag+的還原速度。通過密度泛函理論計算和進一步的實驗數(shù)據(jù)，本章提出了金納米線的生長機理:

6、Ag+的協(xié)同選擇性吸附、還原和Au0的定向遷移。本章發(fā)展的制備方法對在水相中制備其它納米線提供了一定的借鑒意義，并為功能化納米線的制備奠定了堅實基礎。
　　3)基于前一章的工作，本章期望制備具有靶向功能的納米線結構。以G5.NH2為穩(wěn)定劑，首先修飾靶向配體葉酸(folic acid，F(xiàn)A)或異硫氰酸酯熒光素（fluorescein isothiocyanate，F(xiàn)I），然后加入金鹽、銀鹽，于恒溫水浴中進行反應，最后進行乙?；幚?。

7、令人驚奇的是，TEM結果顯示制備得到的產(chǎn)物呈球形。所得合金納米顆粒顯示良好的穩(wěn)定性，并在乙酰化后表現(xiàn)出良好的細胞相容性。研究發(fā)現(xiàn)，樹狀大分子的表面修飾會影響其在水相中的團聚狀態(tài)，進而對合金納米顆粒的形貌產(chǎn)生重要的影響。所得合金納米顆粒表現(xiàn)出良好的體外癌細胞靶向吞噬能力和X-射線衰減性能，并且可作為探針，用于癌細胞的靶向CT造影。
　　4)為了制備具有腫瘤靶向CT造影功能的納米探針，以G5.NH2為模板，通過表面修飾FI和乳糖酸(l

8、actobionic acid，LA)-聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)，然后包裹金納米顆粒，最后乙?；苽涞玫蕉喙δ芑陌邢駽T造影劑(LA-Au DENPs)。制備得到的LA-Au DENPs具有優(yōu)良的穩(wěn)定性、細胞相容性、體外肝癌細胞靶向性能。X-射線衰減測試表明，LA-Au DENPs具有明顯高于臨床用CT造影劑碘海醇的CT值。更為重要的是，LA-Au DENPs做為探針，可以有效地在體外和體內對肝癌細胞

9、進行靶向CT造影。
　　5)鑒于高代數(shù)樹狀大分子造價較高，開發(fā)基于低代數(shù)樹狀大分子的CT造影劑具有更好的應用前景。以氨基末端第二代聚酰胺-胺樹狀大分子(G2.NH2)為穩(wěn)定劑，通過水熱法制備金納米顆粒，隨后可通過FA和乙?；瘜{米顆粒表面進行功能化。通過優(yōu)化樹狀大分子/金的摩爾投料比、反應時間及溫度、修飾方法等實驗參數(shù)，可制備得到具有良好穩(wěn)定性和細胞相容性的金納米顆粒。未FA修飾的納米顆粒表現(xiàn)出與臨床用CT造影劑碘海醇相近的體外X

10、-射線衰減系數(shù)。FA修飾后，其表現(xiàn)出優(yōu)于碘海醇的X-射線衰減系數(shù)。體內實驗表明，所得金納米顆粒具有良好的器官造影性能，遠優(yōu)于碘海醇。更重要的是，所得葉酸修飾的納米顆粒表現(xiàn)出良好的體外和體內癌細胞靶向CT造影性能。
　　6)最后，以G2.NH2為載體，表面進行PEG化，然后通過硼氫化鈉還原法制備金納米顆粒。通過實驗手段優(yōu)化樹狀大分子/金摩爾比和反應時間等制備參數(shù)。制備得到的聚乙二醇化金納米顆粒在表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。由于PEG的修飾，