稀土硫氧化物微納米材料的制備及在生物成像上的應(yīng)用.pdf

1、實驗?zāi)康?
　　癌癥是危害人類健康及至生命的最主要疾病之一，常用治療方法有手術(shù)治療、放射治療、化學(xué)治療、自然療法和中醫(yī)治療等。然而，大多數(shù)的治療方法，如手術(shù)、放射療法等，都會對患者身體健康造成不可逆的損失與影響，因此使用藥物進行化學(xué)治療成了最可行的安全型治療方法。傳統(tǒng)的給藥方式一般采用口服、肌肉注射、靜脈注射等途徑，通過這種體液循環(huán)的方式將抗癌藥物輸送至腫瘤部位。但其最大的缺陷就是對正常組織細(xì)胞有一定的殺傷（副作用），這也是晚期癌

2、癥患者化療遇到的最大障礙。因此，新型化療體系的建立成了當(dāng)今癌癥治療研究人員的關(guān)注熱點。本論文中，我們合成了一種新型的稀土摻雜的納米發(fā)光材料Gd2O2S∶Tb3+，并將其用作新型抗癌藥物載體，達到了既能標(biāo)定又能治療的效果。首先對材料表面進行SiO2包裹和處理使得材料具備更好的發(fā)光性能和生物相容性。在確認(rèn)材料具備了良好的生物安全性后，我們又在材料表面包裹一層介孔SiO2，使得材料具備了藥物載體功能。最后我們對載體的藥物儲存/釋放及動物體內(nèi)成

3、像進行了深入的研究。本研究的目的在于，通過以稀土納米發(fā)光材料作為媒介，研制出一種既能用于腫瘤診斷標(biāo)定又能用于腫瘤治療的新型藥物載體，為今后的臨床診斷和治療提供新的思路和手段。
　　實驗方法:
　　(1)合成Gd2O2S∶Tb3+納米粒子
　　采用水熱法和硫化煅燒法相結(jié)合的方法制備了球形稀土硫氧化物Gd2O2S∶Tb3+納米粒子。首先，將3.6 mL Gd(NO3)3和0.4 mL Tb(NO3)3(稀土離子總量為4mm

4、ol)加入到25 mL乙二醇(EG)中，在持續(xù)攪拌條件下，加入4.0 g PVP(K30，M=40000)。同時，稱取0.22 g硫脲超聲溶解于10 mL無水乙醇中，之后逐滴加入到上述乙二醇溶液中。所得混合溶液繼續(xù)攪拌30分鐘。最后將混合溶液轉(zhuǎn)移至聚四氟乙烯材質(zhì)的反應(yīng)釜芯中并擰緊反應(yīng)釜，在200℃條件下加熱24 h。取出冷卻到室溫，用水和乙醇洗滌數(shù)次后于60℃烘干24 h得前驅(qū)物。再將此前驅(qū)物在氮氣和硫氣氛中于700℃下煅燒2h，即可得

5、到Gd2O2S∶Tb3+納米粒子。
　　(2) Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2納米粒子與Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2@mSiO2微粒的制備(nSiO2為粒子表面SiO2層，mSiO2為載藥SiO2層)
　　Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2:首先將0.1g第一步合成好的Gd2O2S∶Tb3+納米粒子分散到乙醇溶液中超聲30分鐘，離心后再次分散到含有40 mL乙醇，10 mL水和1 mL氨水（濃度為28％）的混合溶液

6、中，稱取0.015 g正硅酸乙酯(TEOS)分散到10 mL乙醇溶液中，然后將TEOS溶液逐滴加入到分散有Gd2O2S∶Tb3+納米粒子的混合溶液中，攪拌6小時，最后用乙醇和水清洗數(shù)遍，離心得到Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2納米粒子。
　　Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2@mSiO2:介孔Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2@mSiO2微粒是通過改良過的St(o)ber溶膠-凝膠法制備而成的。將合成好的Gd2O2S∶Tb3+@

7、nSiO2納米粒子分散到含有40 mL水，30 mL乙醇，0.6 mL氨水（濃度為28％）和0.15 g溴化十六烷基三甲銨(CTAB)的混合溶液中攪拌30分鐘。然后取0.15g的正硅酸乙酯(TEOS)分散到10 mL的乙醇溶液中，將這10 mL乙醇溶液逐滴加入到分散有Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2納米粒子的溶液中，繼續(xù)攪拌6小時。最后用水和乙醇洗滌多次，離心得到Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2@mSiO2@CTAB微球。80℃下干

8、燥24小時，將干燥后的材料在550℃下煅燒6 h去除CTAB后得到Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2@mSiO2微球。
　　(3) Gd2O2S∶Tb3+和Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2生物相容性評價
　　選擇人視網(wǎng)膜色素上皮細(xì)胞(ARPE-19)作為研究對象。通過CCK-8法，分別考察了Gd2O2S∶Tb3+納米粒子和Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2納米粒子對ARPE-19細(xì)胞存活率的影響。具體方法為:在細(xì)胞種板實驗

9、中，以5組不同濃度的Gd2O2S∶Tb3+和Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2(0，25，50，100和200μg/mL)。分別種入細(xì)胞培養(yǎng)孔中培養(yǎng)。定點(24 h，48 h，72 h)取出培養(yǎng)板，通過CCK-8吸光度測試檢測每個孔板的細(xì)胞存活率情況。通過細(xì)胞存活率情況，分析Gd2O2S∶ Tb3+和Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2的生物相容性。
　　(4)Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2在裸鼠體內(nèi)的成像
　　首先將3％

10、，1mL/Kg的戊巴比妥鈉和0.2 ml/Kg的鹽酸甲苯噻嗪皮下注射入裸鼠體內(nèi)以麻醉裸鼠。然后用濃度為0.002 g/mL的Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2水溶液注射入裸鼠肝臟內(nèi)，最后將已麻醉的裸鼠放置在小動物成像儀的托盤上行體內(nèi)熒光成像測試。
　　(5)藥物轉(zhuǎn)載釋放體系的制備
　　將30 mg Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2@mSiO2樣品分散到5 ml含有阿霉素(0.5mg/mL)的PBS溶液中，避光條件下攪拌24

11、 h，通過離心分離得到負(fù)載阿霉素的樣品DOX-Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2@mSiO2然后用1 ml PBS分散樣品，轉(zhuǎn)移到透析袋中，將透析袋置于10 mL pH=7.4的PBS或pH=5的醋酸鹽緩沖溶液中，37℃下緩慢震蕩。定點取樣，取出試管內(nèi)的1 mL緩沖液，再用同體積新的緩沖液填充到試管中，將所取出的含有阿霉素的緩沖液樣品避光保存。通過紫外-可見分光光度計分別測量所取出的緩沖液中阿霉素的含量。為計算阿霉素的裝載效率，洗脫和離

12、心時的上清液殘留的阿霉素亦通過紫外測試計算出其含有的量。*裝載率=（起始阿霉素-殘留阿霉素）/起始阿霉素*100％。
　　實驗結(jié)果:
　　(1)通過控制反應(yīng)條件，水熱法和硫化煅燒法相結(jié)合的方法制備了球形稀土硫氧化物Gd2O2S∶Tb3+納米粒子。進而對材料的表面進行處理以用來作為抗癌藥物阿霉素的載體。
　　(2) Gd2O2S∶Tb3+納米粒子和Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2載體材料的生物相容性評價結(jié)果顯示所制備的

13、材料具有良好的生物相容性，并能夠促進正常細(xì)胞的生長。
　　(3) Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2的動物體內(nèi)成像結(jié)果顯示我們所制備的材料可以很好的用于活體動物成像，有望成為一種新型的生物標(biāo)定試劑。
　　(4)DOX-Gd2O2S∶Tb3+@nSiO2@mSiO2的藥物緩釋功能評價顯示所構(gòu)建的藥物載體體系具有優(yōu)越的藥物緩釋功能。
　　實驗結(jié)論:
　　本課題創(chuàng)新性地結(jié)合了稀土元素的熒光特性和納米材料的功能優(yōu)勢，研發(fā)