高效率光热转换试剂的开发及其治疗肿瘤应用

来源 :东华大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:aixiaowen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
光热治疗技术是近年来新兴发展的一种肿瘤治疗方法,其工作原理是:利用对生物组织有较好通透性的近红外光(NIR)照射光热转换试剂,在局部位置生成“高热”并诱导癌细胞死亡、肿瘤坏死。该技术因具有简便、可控、副作用小等特点而备受青睐。光热转换试剂是光热治疗技术革新的关键。随着纳米科技的不断发展,纳米材料在光热治疗研究中取得了越来越广泛的应用。一些具有NIR响应的纳米材料和功能复合物被陆续报道并用于光热治疗和联合治疗肿瘤当中。本论文首先简要介绍光热治疗技术,并对光热转换试剂可能存在的光吸收机制进行了小结,然后对近几年来光热转换试剂取得的重要进展进行评论,以期为开发更加低毒、高效、功能多样的光热转换试剂提供有益参考。在此基础上,就光热转换试剂存在的某些问题,如光热转换效率低、合成复杂且毒性大、功能单一,开展了以下几方面的具体工作:(1)亲水性、高光热转换效率的Bi2S3纳米花的调控合成及热消融癌细胞应用目前报道的铋基材料光热转换效率较低。本论文利用一步溶剂热法分别制备了亲水性的Bi2S3纳米花和Bi2S3纳米带。研究发现,反应中加入合适量的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)后,不但导致Bi2S3纳米材料的形貌从纳米带状转变成尺寸均匀的纳米花,而且还对其胶体分散性、结晶度以及NIR吸收都有很大改变。在相同实验条件下的808 nm激光器照射下,Bi2S3纳米花的光热转换效率高达64.3%,几乎是Bi2S3纳米带(ηT=36.5%)的两倍,比金纳米棒也要高(ηT=54.3%)。将Bi2S3纳米花用于808 nm激光驱动的光热治疗中,在体内外都能够快速诱导癌细胞死亡。Bi2S3纳米花高效的光热转换效率可以归功于以下三个方面:首先,Bi2S3纳米花在激发波长(808 nm)处具有很强的吸收,其质量吸收系数达20.5L?g-1?cm-1;其次,Bi2S3纳米花的三维超结构和大比表面,增强了光电子在材料表面的反射、折射、吸收等作用,延长了其与材料相互作用的时间,进一步提高了材料对光电子的利用率;最后,Bi2S3纳米花具有更窄的能量带隙(Eg=0.79 e V),可以提高材料对低能量光的利用率。这些有效提高光热转换效率的策略,将为开发具有高光热转换效率的新型光热转换试剂提供有益的借鉴。(2)水合氧化钌光热转换试剂的开发及其光热治疗肿瘤应用基于绿色环保合成纳米材料的考虑,利用一步水热法,通过RuCl3?xH2O在水相中水解制备了具有较好NIR吸收的水合氧化钌(RuO2?xH2O)纳米粒子。RuO2?xH2O纳米粒子的近红外光吸收可能与RuO2晶体对水或质子的吸附/脱附作用有关。因为H2O或H+的吸/脱附作用可以使Ru元素的化学环境发生改变,导致Ru在多种价态电子对中发生电子跃迁,从而使RuO2?xH2O纳米材料在水溶液中拥有较强的近红外光吸收。PVP改性后的RuO2?xH2O纳米材料(PVP-RuO2)在生理介质中有良好的分散性及生物相容性,其在808 nm激光诱导下的光热转换效率为54.8%,在体内外都可以快速升温并杀死癌细胞,并完全抑制肿瘤生长。因此,水合氧化钌可以作为一类新型的潜在光热转换试剂用于癌症的热疗。(3)核壳结构的FeWO4@PPy纳米复合材料的制备及在肿瘤诊疗中的应用成像诊断可以指导癌症的治疗。根据报道,聚吡咯(PPy)是一种生物相容性好的可降解有机光热转换试剂,但性能简单;FeWO4是一种潜在的MRI/CT双模造影成像剂,但光热转换性能差。将这两种廉价易得的材料复合构成具有成像诊断和光热治疗的多功能纳米复合物,在诊疗癌症方面具有潜在应用价值。本论文首先用水热法合成了FeWO4纳米材料,再用原位聚合的方法在其表面包覆了一层聚吡咯,制备了一种无机/有机杂化的核壳结构的FeWO4@PPy纳米复合材料。FeWO4@PPy纳米复合材料在溶液中获得了较好的MRI/CT双模成像造影效果,其横向弛豫率r2为1.46 m M-1?s-1,对X射线衰减系数为12.99HU?m M-1,而后者比碘海醇的衰减系数还高(5.74 HU?m M-1)。因此,将FeWO4@PPy纳米复合材料注射到荷瘤鼠后,实现了对He La肿瘤的MRI/CT成像信号的增敏作用,提高了肿瘤的辨识度。血液循环代谢和组织分布研究表明,静脉注射的FeWO4@PPy纳米复合材料,4小时内可以完全从血液中清除,在网状内皮系统有很高的富集,如肝脏(67.2±1.8%ID/g)和脾脏(33.1±5.0%ID/g)。由于肿瘤特有的高通透及滞留(EPR)效应,纳米复合材料在He La肿瘤中也有一定的富集率(1.2±0.4%ID/g)。在808 nm激光诱导下,该纳米复合材料可以产生足够高温(光热转换效率为56.1%)并杀死癌细胞,完全抑制肿瘤生长。因此,FeWO4@PPy纳米复合材料在癌症的多模成像诊断和光热治疗中展现了巨大的应用潜力。
其他文献
美国作家马克.吐温向人们讲述了一个叫哈克的少年和一条大河的故事,读来让人神往令人怀念。文章从主人公哈克的人物性格及其与密西西比河的关系中探求一些人与自然共融,内心
以废旧橡胶和塑料为改性剂,采用合理的制备工艺对基质沥青及混合料进行改性,并通过动态剪切流变试验对单相改性和复合改性沥青展开研究。结果显示:相比于单相改性,复合改性明
电影《万箭穿心》改编自作家方方的同名中篇小说,小说中的叙事策略、叙事角度、对角色的人性观察不可谓不犀利,然而王竞2013年拍摄的影片《万箭穿心》,则脱离了传统的文化叙
三秦大地因其历史悠久而闻名世界,旅游纪念品承载着地方形象特色的作用。论文就传统三秦文创用品存在的问题进行分析和研究,旨在剖析三秦地域文化特色,将陕西传统文化融入于
橡胶塑料改性沥青具有高温抗车辙能力、低温抗裂性能和利于环保等特点,在实践中得到广泛应用。对其应用现状、技术优势、作用机理进行概要描述,对于推广应用大有裨益。
为了更好地开展乡村景观保护,明确乡村景观质量的各项影响因子之间的关系,以川西林盘为例,运用层次分析法(AHP)建立乡村景观质量评价体系。通过对103个林盘样地的分析,从美学
目的:本课题遵循循证医学、临床流行病学/DME的原则,对过敏性鼻炎患者进行随机分组(两组:隔姜灸结合针刺为治疗组,普通针刺法为对照组)。通过比较两组者不同时期中医证候积分、
目的:利用β-淀粉样蛋白(Aβ25-35)建立Aβ25-35小鼠痴呆模型,进一步研究温郁金提取物对Aβ25-35所致小鼠阿尔兹海默病小鼠学习记忆功能的影响。方法:利用脑立体定位仪,在小
通过对当归本草考证及文献研究,总结当归炮制的历史沿革、现代研究进展,明确当归炮制的理论基础;从当归炮制前后外观性状、有效化学成分、药理作用等方面的变化,探讨炮制对当
目的把本体作为知识表达和共享的载体,将分散的老年性痴呆知识组织起来。方法采用本体理论和方法,以老年性痴呆为研究实例,运用本体构建软件protégé。结果建立老年性痴呆领