论文部分内容阅读
随着社会的不断发展，人们对于健康的追求也越来越高，其中，癌症作为人类健康事业道路上的一大阻碍，也引起越来越多的关注和重视，治疗手段也多种多样，包括：药物治疗、放射治疗、手术治疗等，但是这些单一治疗的方式都不可避免地存在一些缺陷，比如单纯的化疗由于长期药物的使用，会对机体的其他脏器造成毒副作用，激光治疗和手术治疗则很难彻底消除肿瘤，只能起到抑制作用，同时对机体会造成多次创伤，加大了病人的痛楚。因而寻求一种治疗方式能够结合各种治疗方式的优点并弥补其各自的不足就显得尤为重要。自从2004年石墨烯的发现后，出现了很多关于二维材料的研究，并将其应用于光电子、催化、环境净化、能量存储、生物医用等各方面，包括黑磷，硼，二硫化钼等，其中以二维材料作为主体，构建光热与化疗协同治疗癌症的纳米体系引起越来越多的关注。
本文中，首先通过简易的水热法制备出大块的氧化钼（MoOx）片层，之后采用探针超声的方式将大块的MoOx片层剥离成粒径较小的MoOx片层，随后采用聚乙二醇mPEG-DSPE包裹MoOx片层的表面，增强材料在生理溶液中的稳定性，初步制备的MoOx纳米片层材料在近红外区域具有明显的吸收，具有一定的光热转化性能，在此基础上，再在MoOx片层上载入了黑色素，进一步增强材料的光热转化性能，最后通过静电作用和范德华力，将模型药物DOX装载到片层上，制备出光热与化疗为一体的纳米载药体系。研究了MoOx纳米载药体系的相关物化性质、体外和体内的毒性以及治疗效果。主要研究内容如下：
（1）在采用简易的水热法制备出大块的MoOx材料之后，利用探针超声将其剥离成小块MoOx片层材料，将黑色素和模型药物DOX负载到MoOx片层上，进一步增强MoOx片层材料的光热转化效率，并构建光热与化疗一体的协同治疗纳米体系，利用透射电镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线光电子能谱仪等对MoOx纳米载药体系的形态和理化性质进行测试。所制备的MoOx呈现片层结构且片层厚度为19±2nm，另外该体系水动力学直径为161±26nm。通过进一步研究MoOx协同治疗体系的体外光热性能和药物释放情况，测得负载黑色素前后光热转化效率分别为44%和61.7%，具有明显提升且光热性能稳定。通过模拟正常组织环境和肿瘤微环境及有无激光照射条件下进行体外的MoOx纳米载药体系的药物释放实验，发现在pH=7.4且无近红外光照射下药物释放总量仅为21.9%，而在pH=5.0且有近红外光照射下药物释放总量为74.2%，药物释放速率及总量均有明显提升，表明MoOx协同治疗体系在肿瘤微环境下的药物释放具有pH和近红外光的双重响应机制。
（2）采用MTT研究探讨了MoOx纳米载药体系在体外细胞层次的生理毒性，测得当材料浓度达到200μg/mL时，细胞存活率依然在80%以上，表明MoOx材料的生物相容性良好。并通过流式和激光共聚焦显微镜研究在不同条件下的细胞摄取情况，发现近红外光的照射可以促进细胞对材料的摄取及药物释放。通过MTT和活死染色法研究不同治疗组别处理下的治疗效果并计算比较了不同组别下的半数致死率（IC50），均表明协同治疗组中的治疗效果最好，半数致死率仅为0.028μg/mL。
（3）进一步研究了MoOx纳米载药体系在小鼠体内的治疗效果及毒性。包括小鼠的体内毒性试验（存活天数，体重变化），发现仅在单纯化疗组中小鼠体重出现下滑趋势，表明MoOx协同治疗体系具有低毒性和良好的生物相容性。体内治疗效果（肿瘤大小变化趋势）、HE染色和TUNEL染色实验也表明了MoOx纳米载药体系对小鼠的低毒性和良好的抑制肿瘤效果。通过ICP测试MoOx在小鼠体内的累积情况，测得开始阶段主要存在于肝脏、脾脏、肺部，含量分别为10.7%、7.8%、3.6%，可以归结于网状内皮组织对材料的非特异性吸附。到第七天时，各器官含量均明显下降，含量仅剩2.1%、1.9%、1.0%，表明MoOx在小鼠体内不会大量累积，可以被快速清除掉，不会对小鼠造成明显的毒副作用。
综上所述，本文通过简易的水热法和探针超声制备出MoOx纳米片层，之后用mPEG-DSPE进行包裹，增强材料在溶液中的稳定性，并利用黑色素和模型药物DOX的负载，进一步增强材料的光热转化效率并构建集光热治疗与化疗为一体的协同治疗体系，并对MoOx纳米载药体系的形态、理化性质及体外体内毒性，治疗效果做了系统的研究。一方面我们的研究充实了二维材料在生物医学方面的应用，另一方面也为提高材料的光热转化效率和发展基于二维材料构建纳米协同治疗体系提供了新的想法。
本文中，首先通过简易的水热法制备出大块的氧化钼（MoOx）片层，之后采用探针超声的方式将大块的MoOx片层剥离成粒径较小的MoOx片层，随后采用聚乙二醇mPEG-DSPE包裹MoOx片层的表面，增强材料在生理溶液中的稳定性，初步制备的MoOx纳米片层材料在近红外区域具有明显的吸收，具有一定的光热转化性能，在此基础上，再在MoOx片层上载入了黑色素，进一步增强材料的光热转化性能，最后通过静电作用和范德华力，将模型药物DOX装载到片层上，制备出光热与化疗为一体的纳米载药体系。研究了MoOx纳米载药体系的相关物化性质、体外和体内的毒性以及治疗效果。主要研究内容如下：
（1）在采用简易的水热法制备出大块的MoOx材料之后，利用探针超声将其剥离成小块MoOx片层材料，将黑色素和模型药物DOX负载到MoOx片层上，进一步增强MoOx片层材料的光热转化效率，并构建光热与化疗一体的协同治疗纳米体系，利用透射电镜、原子力显微镜、傅里叶红外光谱仪、X射线光电子能谱仪等对MoOx纳米载药体系的形态和理化性质进行测试。所制备的MoOx呈现片层结构且片层厚度为19±2nm，另外该体系水动力学直径为161±26nm。通过进一步研究MoOx协同治疗体系的体外光热性能和药物释放情况，测得负载黑色素前后光热转化效率分别为44%和61.7%，具有明显提升且光热性能稳定。通过模拟正常组织环境和肿瘤微环境及有无激光照射条件下进行体外的MoOx纳米载药体系的药物释放实验，发现在pH=7.4且无近红外光照射下药物释放总量仅为21.9%，而在pH=5.0且有近红外光照射下药物释放总量为74.2%，药物释放速率及总量均有明显提升，表明MoOx协同治疗体系在肿瘤微环境下的药物释放具有pH和近红外光的双重响应机制。
（2）采用MTT研究探讨了MoOx纳米载药体系在体外细胞层次的生理毒性，测得当材料浓度达到200μg/mL时，细胞存活率依然在80%以上，表明MoOx材料的生物相容性良好。并通过流式和激光共聚焦显微镜研究在不同条件下的细胞摄取情况，发现近红外光的照射可以促进细胞对材料的摄取及药物释放。通过MTT和活死染色法研究不同治疗组别处理下的治疗效果并计算比较了不同组别下的半数致死率（IC50），均表明协同治疗组中的治疗效果最好，半数致死率仅为0.028μg/mL。
（3）进一步研究了MoOx纳米载药体系在小鼠体内的治疗效果及毒性。包括小鼠的体内毒性试验（存活天数，体重变化），发现仅在单纯化疗组中小鼠体重出现下滑趋势，表明MoOx协同治疗体系具有低毒性和良好的生物相容性。体内治疗效果（肿瘤大小变化趋势）、HE染色和TUNEL染色实验也表明了MoOx纳米载药体系对小鼠的低毒性和良好的抑制肿瘤效果。通过ICP测试MoOx在小鼠体内的累积情况，测得开始阶段主要存在于肝脏、脾脏、肺部，含量分别为10.7%、7.8%、3.6%，可以归结于网状内皮组织对材料的非特异性吸附。到第七天时，各器官含量均明显下降，含量仅剩2.1%、1.9%、1.0%，表明MoOx在小鼠体内不会大量累积，可以被快速清除掉，不会对小鼠造成明显的毒副作用。
综上所述，本文通过简易的水热法和探针超声制备出MoOx纳米片层，之后用mPEG-DSPE进行包裹，增强材料在溶液中的稳定性，并利用黑色素和模型药物DOX的负载，进一步增强材料的光热转化效率并构建集光热治疗与化疗为一体的协同治疗体系，并对MoOx纳米载药体系的形态、理化性质及体外体内毒性，治疗效果做了系统的研究。一方面我们的研究充实了二维材料在生物医学方面的应用，另一方面也为提高材料的光热转化效率和发展基于二维材料构建纳米协同治疗体系提供了新的想法。