聚吡咯及其衍生物基纳米复合材料的制备和应用基础研究

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随着科学技术的进步、社会的飞速发展,人们的生活节奏也在不断加快,在工作和生活中面临的压力也随之增高。而长时间的高强度工作会使人们患上各种慢性疾病如新陈代谢紊乱、精神分裂症、抑郁症、糖尿病、高血压甚至是恶性肿瘤或癌症等。研究表明,抗坏血酸(AA)、多巴胺(DA)和尿酸(AA)在人血液中的含量水平直接影响人的健康,比如缺乏AA可以导致坏血病,缺乏DA会导致一些神经系统疾病,如精神分裂症、抑郁症和帕金森综合征等,血液中的尿酸含量过高会导致高尿酸血症,并且尿酸代谢紊乱也是患痛风的主要原因。因此,快速、准确地评估人体中的这三种化学物质的浓度就显得非常重要了。另一方面,对于癌症的治疗目前普遍采用化疗法和光热治疗法,而化疗中常用的抗癌药物普遍存在水中溶性差和毒副作用大等缺点。因此,开发一种载药量高且可以联合光热和化疗于一体的药物载体显得很有必要。聚吡咯及其衍生物复合材料因为具有良好的生物相容性、光热效应和导电性,将其应用在电化学传感器和生物医药领域受到科研工作者的广泛关注。基于以上启发,本研究进行了一下两方面工作:1)通过原位氧化聚合法将(N-二茂铁甲酰基)吡咯(FFP)聚合在多壁碳纳米管(MWCNTs)表面上得到MWCNTs@PFFP纳米复合物。用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、拉曼光谱(Raman)、热重(TGA)、X射线衍射(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电镜(TEM)和扫描电镜(SEM)等手段对纳米复合物的结构进行了表征。将MWCNTs@PFFP纳米复合物用于修饰玻炭电极(GCE)制备了一种新型的电化学传感器 MWCNTs@PFFP/GCE,可同时检测 AA、DA 和 UA。研究了MWCNTs@PFFP/GCE传感器的电化学行为,并优化了影响电化学信号的参数。实验结果表明,制备的电化学传感器具有良好的灵敏度、选择性、特异性、重复性和较长的使用寿命,在空气中储存15天后还能保持初始电流的92.5%。此电化学传感器对AA在浓度为200-400μM、对DA和UA在2-16 μM有良好的线性关系,且对AA、DA和UA的检出限分别为40.0、1.1和7.3×10-1μM。组装的MWCNTs@PFFP/GCE电化学传感器有望成为同时检测人体AA、DA和UA的潜在工具。2)设计并制备了一种新型介孔硅包覆中空聚吡咯纳米颗粒(HPPy@MSN),并通过二硫键将多功能嵌段共聚物聚(2-(4-甲酰苯甲酰氧)乙基甲基丙烯酸酯-co-2-(二甲氨基)乙基甲基丙烯酸酯)-b-聚(三乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯)(P(FBEMA-co-DMAEMA)-b-P(TGMEMA))连接在 HPPy@MSN 表面,得到HPPy@MSN-SS-NH-g-P(FBEMA-co-DMAEMA)-b-P(TGMEMA)纳米复合物(HMSNFDT)。这种材料作为“开关”整合了多种功能如封堵HPPy@MSN孔道、高载药、光热、还原和pH响应性等多重刺激响应性。这种HMSNFDT多功能材料可以通过介孔硅的孔道、疏水的聚合物胶束核和席夫碱结构共同捕获抗癌药物阿霉素(DOX),从而得到41.54%的载药量和83.08%药物包覆效率。同时,载药的多功能材料可通过控制介孔孔道的开关、在不同的肿瘤微环境包括pH和还原刺激下,结合HPPy良好的近红外(NIR)光热转换能力,从而实现癌细胞内的化学-光热联合治疗。与正常细胞中相比,载药纳米载体在pH、谷胱甘肽(GSH)和NIR刺激下,表现出理想的药物释放动力学行为。新开发的材料表现出良好的光热稳定性及水溶液中高的分散稳定性。因此,它可以作为一种有希望的药物载体用于癌症的综合治疗。
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