自携带燃料微纳米马达的制备与药物递送研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:charlehc1986
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微/纳米马达(Micro/nano motors,简称MNMs)是一种能够将不同形式的能量转化为机械运动的“机器人”。它可以负载各种纳米药物,主动运动到病灶部位,进行靶向治疗。与传统的被动靶向运输相比,载药微纳米马达具有主动性的优势,可以极大提高药物靶向治疗的效率。自携带燃料微纳米马达能够将燃料储存在内部,在马达壳体外部附加光热或磁性响应层,当施加一定的外部场刺激(比如光照、超声、加热)时,微纳米马达的内部燃料可以发生相变或者反应,产生气泡或者自生电场,此时,微纳米马达就可以借助本身的Janus结构,进行自驱动。自携带燃料马达可以克服燃料环境依赖性,并且在某些高盐浓度、流体环境下其运动性能依然较好。由于人体内环境复杂,各种药物载体很难实现高效的靶向富集。纳米药物载体或者小分子药物经过胞吞作用进入细胞之后,会被包裹递送至溶酶体,导致药物很难释放。如何增强药物载体在肿瘤部位的富集,实现细胞内溶酶体逃逸,是当前载药微纳米马达抗肿瘤应用面临的主要挑战。我们以空心介孔硅纳米颗粒(Hollow Mesoporous Silica Nano Particles,简称HMSNPs),进行了抗癌药物盐酸多柔比星(Doxorubicin,简称DOX)负载、碳酸氢铵(Ammonium Bicarbonate,简称ABC)和聚多巴胺(Polydopamine,简称PDA)的混合包覆以及选择性真空溅射Au纳米层,合成了一种自携带燃料载药纳米马达HMSNPs@ABC&PDA@Au@DOX,简称HAPA@DOX。其中,中空介孔二氧化硅球具有比表面积大、载药效率高等优点;碳酸氢铵及聚多巴胺组成的复合层既可以产生光热效应,又可以防止内部抗癌药物DOX的提前泄漏;在真空离子溅射形成Au纳米层之后,马达具有了Janus结构。在808 nm近红外(NIR)光的照射下,HAPA@DOX纳米马达可以实现垂直流体场方向的扩散增强运动,有助于增强癌症部位的强通透性和长滞留(Enhanced Permeability and Retention effect,简称EPR)效应。不仅如此,载有DOX的HAPA纳米马达可以被肿瘤细胞内吞,在光热条件下实现有效的溶酶体逃逸和药物释放,增强了细胞毒性。目前的工作不仅为自携带燃料纳米马达的制备提供了一种新的策略,而且促进了载药纳米马达增强EPR效应和突破溶酶体生物屏障。这种策略可以整合主动运动、载药跨膜递送和热化学治疗,具有抗肿瘤治疗应用潜力。
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以单壁碳纳米管(SWCNTs)和氮化硼纳米管(BNNTs)为代表的一维范德华纳米管由于化学惰性和无悬挂键的表面,被认为是可通过范德华力与其它材料集成的理想平台。中空结构使一维原子晶体(纳米管、纳米线和纳米带)能够填充它们的内部空间,形成独特的同轴一维范德华异质结构,其在新型纳米电子、光电子器件及光电集成系统等方面均有广阔的应用前景。本文在成功制备高质量BNNTs的前提下,使用具有一维结构的硒(Se
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