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癌症的发病率和死亡率正在逐年增加,给无数的家庭带来了沉重的负担。由于纳米材料具有可控合成、表面易于修饰、体内循环时间长、集多功能于一身的优点,纳米材料为癌症的精准诊疗带来了曙光。本文针对如何设计合成多功能的纳米诊疗剂开展了一系列工作,并初步探索了这些纳米诊疗剂在生物医学成像和癌症诊疗方面的应用。研究内容主要包括以下五个部分:1.通过水热/溶剂法构建了聚乙二醇修饰的铁离子掺杂的GdF3纳米材料(PEG-GdF3:Fe NPs)。PEG-GdF3:Fe NPs具有良好的亲水性、低的细胞毒性以及高的生物相容性。在相同剂量下,PEG-GdF3:Fe NPs可以同时增强T1/T2双模式加权磁共振和CT成像的信号,这表明,PEG-GdF3:Fe NPs在多模式成像中具有巨大的应用潜力。2.通过阳离子交换和配体交换法构建了聚乙烯吡咯烷酮修饰的铜掺杂的Ag2S纳米材料(Cu-Ag2S/PVPNPs)。Cu-Ag2S/PVPNPs可用作光声成像指导的光热治疗。此外,Cu-Ag2S/PVP NPs具有高的光热转换效率(58.2%)、低的细胞毒性以及低的体内长期毒性等优点。更为重要的是,Cu-Ag2S/PVP NPs可以高效地抑制肿瘤的生长。体内体外实验表明Cu-Ag2S/PVPNPs可以作为一种多功能的癌症诊疗剂。3.通过有机相合成和配体交换法构建了可生物降解的CuS纳米材料(CuS NPs),并将其用于原位T1加权磁共振成像指导的协同光热治疗和光动力学治疗。基于密度泛函理论,在近红外光触发下,电子极易在(10 2)晶面发生跃迁,从而使得CuS NPs具有高的光热转换效率(46%)。此外,在808-nm激光辐射下,大量的亚铜离子从CuSNPs中释放到肿瘤微环境中,亚铜离子在肿瘤微环境中可以产生高浓度的活性氧。与此同时,氧化反应产物铜离子可用于原位T1加权磁共振成像。因此,可降解的CuS NPs在癌症诊疗方面具有巨大的潜力。4.通过白蛋白矿化法构建了一种叶酸和牛血清白蛋白共同修饰的Bi-Bi2S3纳米材料(Bi-Bi2S3/BSA&FANPs)。Bi-Bi2S3/BSA&FANPs 可以被用于CT和光声成像指导的光热治疗。Bi-Bi2S3/BSA&FANPs具有低的细胞毒性、良好的生物相容性和安全性、高的靶向性以及极好的抑制肿瘤生长的能力。体内体外实验表明,Bi-Bi2S3/BSA&FANPs可作为一种有潜力的靶向癌症诊疗剂。5.通过白蛋白矿化法构建了新颖钆集成的碲纳米材料(Te@BSA-Gd NPs,简写为TBG NPs)。TBG NPs可以被用于磁共振和CT成像指导的协同光热和光动力学治疗。基于密度泛函理论,(10 1)和(102)晶面上的电子很容易受到激发从价带跃迁到导带。因此在近红外光的触发下,TBG NPs具有高的光热转换效率(NIR-Ⅰ:42%,NIR-Ⅱ:41%)和优异的光动力学性质。更重要的是,TBG NPs具有较高的生物安全性、良好的生物相容性和低的长期毒性。基于实验结果,TBG NPs在多模式成像指导的协同光热和光动力学治疗方面具有巨大的应用潜力。