论文部分内容阅读
不同结构的微/介孔材料因其独特的性能,如尺寸均匀,表面积高,孔径大小可调,框架组成可控等受到人们的极大关注。不同结构的纳米粒子框架组成和形貌特征对于药物的搭载、药物释放以及细胞的摄取都有显著影响,与普通的球形纳米粒子相比,肿瘤细胞对病毒样纳米粒子和红细胞样（纳米碗）的纳米粒子摄取能力大大增加。到目前为止,已制备出多种不同形貌结构的介孔有机硅纳米粒子,如球形、棒状、病毒样、薄膜和中空/蛋黄壳结构等颗粒。多层孔结构具有多界面和中空结构等独特的结构特征比常规纳米粒子表现出更好的性能,不同结构的纳米粒子优势是多方面的,但由于结构复杂,使得制备难度加大,精心设计和合成仍然面临巨大的挑战。本论文以球形介孔二氧化硅（Mesoporous silica,m SiO2）纳米粒子为核,利用改良的溶胶-凝胶法,制备得到多层孔结构的球形纳米粒子,再使用不同的化学蚀刻,获得三种不同结构的多孔硅基纳米粒子;通过氨基修饰羧基改性后,使其具有pH刺激响应性;并探索三种不同结构多孔硅基纳米粒子修饰前后的生物相容性、对不同结构纳米粒子进行模型药物多柔比星（doxorubicin hydrochloride,DOX）的搭载实验及体外药物释放性能的研究;对三种不同结构的多孔硅基载药体系进行药物释放动力学模型拟合,以初步探索不同结构的载体材料释放动力学及药物释放机制;MCF-7细胞对三种不同载药体系摄取能力大小的比较。具体研究工作如下:（1）以介孔二氧化硅为核心,通过改良的溶胶-凝胶法,使用不同的化学蚀刻方法,制备得到三种不同结构的多孔硅基纳米粒子,其中m SiO2@PMO的SBET为576.75 m~2·g-1,孔容为0.45 cm~3·g-1,平均孔径为3.63 nm;Hollow PMO的SBET为567.47 m~2·g-1,孔容为0.60 cm~3·g-1,平均孔径为5.72 nm;nanobowl PMO的SBET为762.56 m~2·g-1,孔容为1.40 cm~3·g-1,平均孔径为11.69 nm。对三种不同结构的纳米粒子进行溶血率分析,当材料浓度为800μg/m L时的溶血率分别为2.5%（m SiO2@PMO）、1.4%（Hollow PMO）和15%（nanobowl PMO）。通过MTT法评估不同结构多孔硅基纳米粒子对MCF-7细胞的细胞毒性,100μg/m L时,不同结构多孔硅基纳米粒子对MCF-7细胞的活力值均大于90%,表明多孔硅基颗粒具有良好的生物相容性。（2）对三种不同结构的多孔硅基纳米粒子进行氨基修饰,羧基改性,改性后的纳米粒子进行ZnO包封,对表面功能化修饰后的三种纳米粒子进行溶血实验。样品浓度为800μg/m L时,包封后的溶血率分别为0.2%（m SiO2@PMO@ZnO）、1.3%（Hollow PMO@ZnO）和1.7%（nanobowl PMO@ZnO）。结果显示功能化后三种不同结构的纳米颗粒均具有良好的血液相容性。（3）DOX的搭载与释放实验,羧基改性后的三种不同结构多孔硅基纳米粒子对抗肿瘤模型药物DOX的搭载率分别为17.92%,（m SiO2@PMO-COOH）、25.14%（Hollow PMO-COOH）和37.88%（nanobowl PMO-COOH）;再对三种不同的载药体系使用ZnO包封,构建得到具有pH刺激响应性的三种不同结构的多孔硅基药物递送系统;在pH=5.0时,三种不同结构的药物递送系统DOX的累积释药率分别为20.0%（DOX@m SiO2@PMO@ZnO）、17.7%（Hollow DOX@PMO@ZnO）、26.6%（nanobowl DOX@PMO@ZnO）,高于pH=7.4时的累积释放量,三种不同结构药物递送系统具有pH刺激响应性;当药物递送系统浓度为100μg/m L时,三种药物递送系统与游离DOX相比,对MCF-7细胞的抑制率均大于游离的DOX组,ZnO包封的三种载药体系的半抑制浓度(IC50)均小于对应的载药组（DOX@m SiO2@PMO、Hollow DOX@PMO和nanobowl DOX@PMO）和游离的DOX组的IC50;由于ZnO量子点的轻微毒性与DOX的细胞毒性叠加,则ZnO包封后的药物载体细胞毒性高于载药组和游离的DOX组。（4）通过MCF-7细胞对三种不同结构载药体系摄取能力的探索,与MCF-7细胞共培育8小时后,在细胞核内可以明显的观察到红色荧光（DOX）,表明了三种药物递送系统能够较好的进入肿瘤细胞。其中nanobowl DOX@PMO@ZnO的红色荧光强于Hollow DOX@PMO@ZnO和DOX@m SiO2@PMO@ZnO,这可能是由于碗状结构形状接近红细胞样,更有利于细胞对载药体系的摄取,所以碗状结构的DOX进入细胞更多,红色荧光更强。由于DOX@m SiO2@PMO@ZnO载药体系核心存在刚性结构m SiO2,与空心结构和碗状结构的载体相比,不利于细胞的摄取,荧光弱于二者。细胞凋亡实验表明,三种药物载体DOX@m SiO2@PMO@ZnO、Hollow DOX@PMO@ZnO、nanobowl DOX@PMO@ZnO与MCF-7细胞共培育24 h后,晚期细胞凋亡率分别为5.92%、6.61%和6.96%。