聚N-苯基甘氨酸与绿色荧光蛋白新型复合纳米粒的制备及其可视化光热治疗的研究

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光热治疗(photothermal therapy,PTT)作为一种新兴的微创肿瘤治疗技术,相较于传统的治疗方法具有独特的优势,如治疗时间短、低毒性、低毒副作用等特点,有效降低了全身治疗的系统毒性。因此,PTT的研究在纳米材料领域备受关注。在这些涉及PTT的研究中,研发高效、低毒的光热纳米材料,特别是具有成像及治疗功能的光热诊疗纳米材料,更是研究热点之一。聚N-苯基甘氨酸(poly(N-phenylglycine),PNPG)作为聚苯胺的类似物具有PTT的潜能,但其自身较差的水溶性极大限制了其生物应用。另外,PNPG因不具有荧光等性质也限制了其可视化引导的PTT。超电荷绿色荧光蛋白(Supercharged green fluorescent proteins,Sc GFP)作为一种天然的蛋白质具有优异的荧光发射特性,且其正电荷特征可以有效促进各种细胞对其摄取。Sc GFP所具有的特性不仅为解决PNPG在生物应用中的缺少可视化功能提供了可能,也为PNPG在病变部位的高效累积提高了可能。基于此,本硕士毕业论文开展了水溶性磺化PNPG(Sulfonation-PNPG,SPNPG)的制备及其与Sc GFP纳米复合物的制备与癌症光热诊疗相关应用的研究,具体内容如下:第一章:简要介绍了PTT、光热试剂、有机共轭高分子材料在PTT领域的应用、可视化引导的PTT及GFP的结构性质和应用。基于此,提出了本文的选题思路和研究意义。第二章:本章制备了水溶性SPNPG。利用红外光谱、紫外-可见-近红外光谱、热重分析、透射电镜等手段对其结构性质进行了表征。这些实验结果表明本文合成的纳米粒子具有良好的水溶性、优异的近红外吸收性能及适合于生物应用的粒径尺寸。而Zeta电位测得其表面为负电荷(-23.4±5 m V),此负电荷特征有利于进一步的复合,为构造多功能的复合纳米材料提供了可能。光热升温实验结果显示SPNPG在808 nm激光(1 W/cm~2)照射下能够快速升温,具有良好的光热转换效率。进一步,细胞实验证实SPNPG本身没有细胞毒性,而在808 nm激光(1 W/cm~2)照射下,SPNPG可以有效抑制B16、4T1和Hela细胞。以上结果表明SPNPG具有作为PTT纳米材料用于生物应用的潜力。第三章:通过SPNPG和Sc GFP非共价复合,构筑了纳米复合物SPNPG/Sc GFP。研究发现SPNPG/Sc GFP具有良好的生理环境稳定性,且在808nm激光照射下具有优异的光热升温效果。体外MTT实验也显示纳米复合物无细胞毒性。流式细胞术实验结果证明了SPNPG/Sc GFP能够快速穿透细胞膜,并提高复合物的摄取。进一步,体内和体外实验结果显示SPNPG/Sc GFP纳米复合物不仅能够有效杀死小鼠黑色素瘤(B16)细胞,也能有效抑制肿瘤的增长。除此之外,活体成像结果也显示SPNPG/Sc GFP纳米复合物可以进行荧光成像,具有可视化引导的PTT的能力。以上结果证明,SPNPG/Sc GFP纳米复合物具有良好的抗肿瘤效果,为在癌症诊疗方面具有潜在的应用前景。
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