基于5-ALA包裹的纳米TiO2对白血病HL60细胞的光动力疗法研究

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白血病是一种造血干细胞恶性克隆性疾病。白血病细胞的增殖失控、分化障碍、凋亡受阻等机制导致其在骨髓和血液系统中不断大量增殖,严重危害了人类健康。自体骨髓移植/造血干细胞移植已成为白血病治疗的主要手段之一。光动力疗法(Photodynamictherapy, PDT)作为一种新型的、有效的体外净化方法被广泛研究,并且已经被应用到了临床白血病的治疗上。其作用机制是通过特定波长的光辐照激活光敏物质,实现对氧分子的能量转移并生成对肿瘤细胞损伤性极强的氧化产物,从而达到对白血病细胞的杀伤。具有靶向性好、适用性好、毒性低微等优点。  本文利用超声作用对TiO2纳米粒子进行表面修饰,制备得到5-ALA、TiO2摩尔比例为1∶2的5-ALA/TiO2复合材料。并利用XRD、傅里叶红外光谱仪和紫外可见分光光度计对该材料进行表面特性、光谱特性的表征。随后,本文进行了5-ALA/TiO2复合光敏材料PDT灭活白血病HL60细胞实验,同时也进行了5-ALA、TiO2纳米粒子PDT灭活HL60细胞的实验。利用CCK-8法分别测出了基于不同浓度下各组药物对HL60细胞的光催化效率,分析了不同浓度下5-ALA、TiO2、5-ALA/TiO2光敏材料对HL60细胞的暗室毒性作用。本文还对5-ALA、TiO2、5-ALA/TiO2光敏材料作用后的HL60细胞进行了长达10天的形态观察和细胞活性数据记录,分析了5-ALA/TiO2合成材料作为光动力治疗光敏材料的合理性。本文的主要研究结果如下:  (1)将摩尔比例为1∶2的5-ALA和TiO2纳米颗粒混合配置于一定比例的超纯水中,通过将溶液置于超生加热器中作用,制备得到5-ALA/TiO2复合材料。其紫外可见光光谱显示该材料能够提高TiO2在可见光范围的响应度,特别是加强了TiO2对400 nm左右光辐照的吸收。通过其傅里叶红外光谱分析,发现5-ALA与TiO2有可能通过羧基与羟基化学键结合的形式结合在一起,为材料的复合特性提供依据。通过XRD图谱,发现TiO2纳米材料主要属于锐钛矿型TiO2。已经有研究表明锐钛矿型的TiO2拥有更高的光催化效果,因此本文制得的复合材料5-ALA/TiO2具有较高的光催化性能。  (2)对5-ALA、TiO2和5-ALA/TiO2纳米材料进行了对HL60细胞的暗室毒性研究。实验通过在数组样品HL60细胞液中分别加入不同浓度的5-ALA、TiO2、5-ALA/TiO2纳米粒子,培养相同时间后,利用CCK-8检测法测出各组HL60细胞的OD值。研究表明随着药物终值浓度的增加,HL60细胞OD值出现了缓慢的(与PDT实验效果相比)下降。5-ALA组在加入实验最大终值浓度163.75μg/mL药物后,细胞OD值为无药对照组细胞OD值的约93%,依次TiO2组与5-ALA/TiO2在终值浓度为200μg/mL和362.5μg/mL时,OD值约为相应对照组OD的90%和92%。说明该纳米材料对细胞的毒性低微,不会影响对接下来PDT实验效果的测量。  (3)对5-ALA、TiO2和5-ALA/TiO2纳米材料进行了PDT灭活HL60细胞的实验研究。各组药物取终值浓度为:(0,32.75,65.5,98.25,131,163.75μg/mL),(0,40,80,120,160,200μg/mL)和(0,72.5,145,217.5,290,362.5μg/mL),经CCK-8法对光动力治疗后一段时间的HL60细胞进行活性检测,求得各组HL60细胞活性分别为:(94%,84%,73%,56%,29%,29%),(98%,90%,89%,88%,82%,72%)和(99%,74%,62%,41%,25%,23%)。这说明PDT是光敏药物对HL60细胞杀伤的主要原因。  (4)通过不同浓度5-ALA、TiO2和5-ALA/TiO2纳米材料PDT灭活HL60细胞实验取得的实验参数,取HL60活性相近时(72%)时各组药物的终值浓度(65.5μg/mL,200μg/mL,72.5μg/mL)。在该浓度下对初始细胞浓度为3.8×104个/mL的细胞液进行PDT治疗实验,同时设置暗室组。每隔24小时用台盼蓝检测法对HL60细胞进行细胞计数,并记录。实验结果显示5-ALA/TiO2组HL60细胞恢复更为缓慢,并且在10天内没有明显的细胞快速增长期,最终细胞浓度仅为1.4×105个/mL,远低于另外两组HL60细胞浓度。实验结果说明5-ALA/TiO2比5-ALA、TiO2单独PDT作用灭活HL60细胞效果更显著。
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