化学发光触发聚集型纳米金用于肿瘤诊疗研究

来源 :苏州大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:guangzhilin123546
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
研究背景:最新统计数据显示,乳腺癌取代肺癌,已经成为全球第一大癌症,严重危害着人们的生命健康。光热治疗(PTT)是一种高效且无创的疗法除了杀死肿瘤细胞之外,光热效应还可以产生可被检测的超声波信号,称为光声成像(PAI)。光声成像是一种新兴的成像方式,结合了超声的空间分辨率和光学的高对比度,同时适用于深层组织成像,其分辨率远高于纯光学成像。在目前发展的许多种材料体系中,光热剂可同时用于PTT和PAI,其中纳米金颗粒由于其独特的理化性质、强的近红外吸收以及高效的光热转换效率,被公认是一种优良的光声和光热剂。然而,具有强近红外吸收的球形的纳米金通常大于50 nm,容易被网状内皮系统吞噬,导致肿瘤的摄取较少,而小尺寸的金纳米颗粒通常具有较短的生物学半衰期和深的组织渗透性,更适合用于活体肿瘤的诊疗研究。为了平衡上述矛盾,研究者利用酸性pH微环境、高表达的酶类或光来诱导小尺寸的金纳米原位自组装,使表面等离子体共振转移到近红外区域便于光热治疗应用。本论文主要提出利用肿瘤微环境产生内源化学发光触发小尺寸的金纳米颗粒在肿瘤病灶选择性聚集成大颗粒,实现对肿瘤的光声成像与光热治疗一体化。研究目的:本论文通过在金纳米颗粒表面分别修饰光敏感基团4-(2-苯基-2H-四噻唑-5-基)苯甲酸(四噻唑,Tz)和甲基丙烯酸(Ma)基团,并吸附鲁米诺分子(Lu),构建一种肿瘤微环境内源化学发光触发聚集型金纳米探针,利用肿瘤微环境中过氧化氢(H2O2)引发鲁米诺化学发光,从而触发Tz和Ma之间的点击环加成反应,使金纳米颗粒在肿瘤内选择性聚集,实现活体肿瘤的光声成像与光热治疗的一体化。研究方法:(1)制备约20 nm左右大小的金纳米颗粒,通过表面修饰氨基功能化PEG,利用氨基与羧基间的缩合反应分别耦联光敏感基团四噻唑(Tz)和甲基丙烯酸(Ma)基团,制备得到两种不同的纳米颗粒tAu和mAu。通过动态光散射仪、透射电镜、核磁共振、红外光谱仪和紫外光谱仪对其理化性质进行表征;(2)利用动态光散射仪、紫外光谱仪、透射电镜测定金纳米颗粒的聚集情况、聚集程度和反应时间的依赖关系以及聚集体的稳定性;(3)通过MTT法验证不同材料对小鼠胚胎成纤维细胞3T3和小鼠乳腺癌细胞4T1的毒性;(4)通过暗场显微镜观察不同组金纳米材料与4T1细胞共孵育后,在细胞中的滞留效应;(5)通过细胞电镜观察不同组金纳米颗粒在4T1细胞内的聚集情况;(6)通过MTT法、Live/Dead实验和细胞凋亡实验分别考察不同组金纳米颗粒在4T1细胞内交联与未交联后的光热毒性;(7)对比考察不同组金纳米颗粒在荷有4T1肿瘤小鼠体内的光声成像;(8)对比考察不同组金纳米颗粒在荷有4T1肿瘤小鼠体内的光热治疗效果,通过不同处理后肿瘤的体积变化、生存率、转移情况和组织切片分析对光热杀伤肿瘤效果进行评价。研究结果:通过体外研究发现,实验组金纳米颗粒tAu+mAu/Lu,在模拟微环境刺激下,随反应时间的延长,会发生不同程度的聚集,并存在一定的时间依赖性。当发生聚集后,聚集体的光热转换效率显著提高且具有强烈的光声信号。细胞实验发现,金纳米颗粒的细胞毒性很小,具有良好的生物相容性。加入不同组纳米颗粒后,实验组金纳米颗粒tAu+mAu/Lu在4T1肿瘤细胞中滞留时间明显延长,电镜观察发现存在明显的金聚集,808 nm照射后,聚集体会产生较强的光热效应。随后在小鼠体内利用金纳米颗粒子在肿瘤微环境响应聚集开展了肿瘤的光声成像和光热治疗研究,通过TEM可以观察到肿瘤组织内实验组金纳米颗粒tAu+mAu/Lu摄取量显著提高,有明显的金纳米聚集现象,能够进行光声成像,在808 nm激光的照射下,还可对肿瘤进行光热消融。结论:实验组金纳米颗粒tAu+mAu/Lu在肿瘤微环境高浓度H2O2的作用下,产生内源性化学发光触发金纳米颗粒选择性在肿瘤病灶聚集,不仅提高了金纳米颗粒在肿瘤的积聚量和滞留时间,还有利于开展肿瘤的光声成像和光热治疗研究这为实现肿瘤的精准诊疗提供了新策略。
其他文献
细菌黏附于各类材料表面所引起的细菌感染、污染等问题严重影响了人类身体健康,甚至对社会公共卫生系统也会造一定的威胁。构建具有抗菌性能的材料表面,对于保障社会公共健康安全具有重要的现实意义。聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAM)作为一种典型的温敏性“智能”聚合物,在医疗器械、生物医药等领域受到学者的广泛关注。特别在抗菌领域,链状的PNIPAM分子常被修饰于材料表面,用作可功能切换的抗菌聚合物屏障。然而P
学位
近些年来,将含量丰富的小分子(O2、CO2等)通过电催化和热催化等方法转化为价值更高的化学品(H2O2、CO等)引起了科研人员的广泛研究。然而,由于小分子的固有特性,破坏其稳定结构实现高效转化较为艰难,此外副反应的存在也会导致目标产物选择性的降低。实现高效和高选择性的小分子转化存在较大挑战。钯(Pd)基纳米材料因其独特的物理和化学特性,在小分子的电催化转化和热催化转化领域受到广泛研究,然而其催化活
学位
有机膦化合物具有独特的化学、生物和物理性质,因此它们在农药、医药、阻燃材料、荧光材料、金属配体等领域具有广泛的应用。磷自由基参与不饱和键的反应是构建碳-磷键的主要方法之一。本文围绕如何有效构建碳-磷键和碳-氮键进行了三方面的工作:1、研究了烯烃的膦酰化-酰基化反应。2、研究了铁催化的酰肼与胺的酰胺化反应。3、研究了二烷基亚膦酸酯参与的醛腙膦酰化反应。1、烯烃的膦酰化-酰基化反应研究本研究探索了烯烃
学位
类肝素聚合物是一种人工合成的聚合物,其目的在于模拟天然肝素分子的化学结构,从而达到与天然肝素分子相当的生物活性。不同的类肝素聚合物由于其所含功能基团和含量不同,使得其所具有的生物功能也不尽相同。近年来,许多研究者利用类肝素聚合物来改善血液接触材料表面的生物相容性。表面微纳米结构是除表面化学组成以外影响表面生物性能的又一重要因素,微纳米级圆柱凸起、凹陷、条纹、脊柱以及不规则拓扑结构等均会影响蛋白质或
学位
近年来人们对发展高性能柔性传感器的需求不断增加,希望传感器件可以直接贴附于皮肤表面,以及时获得血压、血糖、脉搏等健康信息。柔性电化学酶传感器因具有操作简单、可对体液中多种生化分子无创检测的特点,受到广泛的研究。其常用的检测原理是:在氧气存在下,氧化酶选择性氧化其底物(待测物),同时生成等比例的过氧化氢(H2O2),通过电化学法测量H2O2的生成来获得溶液中待测物的含量。虽然人们对该原理的研究已经取
学位
高分子的结构决定其性能/功能的特异性。单一分子量序列精确聚合物因精确的分子量、准确的分子结构、明确的序列位置,有利于对高分子结构与性能关系的精准研究,为新型材料的制备和应用提供重要的理论依据。共轭聚合物因其刚性共平面结构、出色的热/化学稳定性以及载流子易迁移等特点,通常表现出优异的光致发光和电致发光等性能,广泛应用于有机发光二极管、太阳能电池、场效应晶体管和光电检测等领域。近年来,多种合成策略及高
学位
有机膦化合物在生命科学、催化反应、材料科学、农用化学品等方面具有广泛的应用,通过构建碳-磷键合成新型有机膦化合物的研究吸引着研究者们长期的关注。本论文围绕如何通过光反应和热反应分别构建碳-磷键展开了研究,主要包括以下三个部分。1、炔烃的磺酰化-膦酰化反应研究本研究探索了可见光催化的炔烃的双官能团反应,通过炔烃、亚磺酸钠、亚磷酸三乙酯“一锅”反应合成了 1-磺酰基-2-膦酸酯基烯烃。研究结果表明,大
学位
随着社会和医疗技术的不断发展,抗生素成为消灭致病细菌的药物而被广泛关注。然而随着抗生素类药物的过度使用,微生物抗生素耐药性不断增加,细菌感染成为威胁人类健康的全球性问题,解决细菌感染问题成为医学研究中的热点。光催化抗菌治疗(APCT)作为一种经临床验证的抗菌治疗方法,因其疗效显著而受到越来越多的关注。APCT抗菌机理是光敏材料在光激发条件下吸收光能,电子跃迁到导带,产生电子空穴对。其中电子具有强还
学位
帕金森病(Parkinson’s Disease,PD)是一种常见于老年且严重影响人类生活质量的神经退行性疾病之一。PD的病理特征为中脑黑质多巴胺神经元退行性病变和神经元胞浆内出现特征嗜酸性的包涵体-Lewy Bodies。PD的发生被证实与多个基因突变相关,如SNCA-A53T、LRRK2-G2019S等。Rab29参与高尔基复合体形态的维持和介导甘露糖6磷酸受体的逆向运输。有学者在果蝇模型中通
学位
目的:学习记忆能力下降为大脑衰老的一个直接表现。然而,衰老导致的认知功能下降的细胞和分子机制目前仍不清楚。髓鞘在学习记忆的形成和维持中发挥着重要的作用。老年脑的髓鞘更新下降和髓鞘变性是导致衰老性认知功能下降的一个重要原因。然而,导致衰老过程中髓鞘出现上述改变的原因目前仍不清楚。自噬作为维持细胞稳态的一个重要机制,在衰老脑中水平下调。本研究拟分析少突胶质细胞前体细胞(Oligodendrocyte
学位