基于硫化铋多功能诊疗剂的制备及其在肿瘤治疗的应用研究

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随着纳米技术和生物医学的快速发展,构建出多功能肿瘤诊疗一体化的纳米平台是当今纳米生物医学研究领域的热点。与传统肿瘤治疗方法相比,新型的诊疗方法(包括光热治疗、化学动力学治疗和光动力学治疗等)因其高选择性、较小的组织侵入性、操作简单等特点,表现出广阔的应用前景。然而,单一的治疗方法仍不能实现对恶性肿瘤细胞的完全根除。因此,设计出兼具良好的生物相容性、可成像导航与光热转换能力的诊疗材料应用于肿瘤的多模式治疗,具有十分重要的研究意义和价值。基于以上背景,本文设计合成了基于硫化铋的多功能诊疗剂,用于肿瘤治疗的研究。主要内容如下:本文第二章设计了四氧化三铁@聚多巴胺@牛血清白蛋白-硫化铋(Fe3O4@PDA@BSA-Bi2S3)复合纳米颗粒,主要研究了在核磁共振成像(MRI)与计算机断层扫描(CT)双模态导航下肿瘤光热治疗(PTT)和化学动力学(CDT)治疗的联合疗效。在材料合成过程中,BSA-Bi2S3纳米颗粒接枝到Fe3O4@PDA颗粒的表面,生成了Fe3O4@PDA@BSA-Bi2S3复合纳米颗粒。一方面,Fe3O4纳米颗粒作为模拟过氧化氢酶与肿瘤细胞内H2O2发生芬顿反应,并生成高细胞毒性羟基自由基(·OH),诱导肿瘤细胞的凋亡;另一方面,Fe3O4纳米颗粒作为MRI造影剂,为肿瘤诊断提供影像指导。与此同时,PDA涂层可防止Fe3O4被氧化,促使肿瘤细胞内芬顿反应得以持续进行,避免了肿瘤二次复发。此外,Bi2S3纳米颗粒中Bi原子具有良好的X射线衰减系数,具有CT造影能力。同时,PDA和Bi2S3纳米颗粒赋予了Fe3O4@PDA@BSA-Bi2S3复合纳米颗粒优异的光热转换能力,可应用于肿瘤的光热治疗。本部分从细胞和动物实验水平证明了在MRI与CT导航下Fe3O4@PDA@BSA-Bi2S3纳米诊疗剂具有高效地肿瘤的光热、化学动力学联合治疗效果。本文第三章设计了含有Bi2S3纳米颗粒和化疗药物替拉扎明(TPZ)的海藻酸钠(ALG)复合水凝胶(Bi2S3/ALG@TPZ),主要研究了在CT影像导航下肿瘤光热治疗(PTT)、化疗和放疗(RT)的联合治疗效果。该水凝胶的形成是通过Bi3+螯合ALG中的羧基(-COOH)交联成胶。与此同时,Bi3+能与S2-结合生成Bi2S3纳米颗粒。Bi2S3/ALG@TPZ水凝胶具有良好的生物相容性,在肿瘤治疗中表现出良好的效果。在X射线照射下,Bi2S3纳米颗粒具有放疗增敏作用,显著增强治疗效果。而且,在近红外激光照射下,Bi2S3/ALG@TPZ水凝胶呈现出优异的光热转换能力,从而可通过高温消融肿瘤细胞。同时,产生的热量还促进水凝胶释放TPZ,这些TPZ可在乏氧的条件下被激活,产生大量自由基以破坏经手术后残余肿瘤细胞的DNA。加之优异的CT成像能力,Bi2S3/ALG水凝胶可实现在导航引导下肿瘤的光热治疗、化疗和增敏放疗的联合。总之,本实验验证了该水凝胶在术后防肿瘤复发领域的应用潜力,为多模态的肿瘤治疗提供了新策略。
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