光响应多孔核壳结构纳米颗粒的制备与生物应用研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:skynet0079
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近年来,构建核壳纳米结构被认为是一种开发多功能纳米诊疗平台的有效方法。对于光响应多孔核壳结构纳米颗粒来说,它不仅具备光响应体系在时间和空间上可控的优势,而且还具有纳米级的孔结构、高比表面积与易功能化等特点。同时,通过合理地选择“核”与“壳”,两种材料可能实现优势互补,甚至在性能上产生“超加和”效果。因此以光响应纳米材料为核,以多孔纳米材料为壳(记为光响应核@多孔壳)的纳米系统在生物医学领域受到越来越多的关注。本文基于光响应核@多孔壳结构的纳米材料,开发了两种不同类型的诊疗体系,分别应用于癌症治疗和磷光生物成像。在癌症治疗领域,集多种功能于一身的纳米诊疗系统更受研究者们的青睐。而能够主动运动的纳米系统往往比被动运输的体系具有更高的抗癌功效。因此,我们基于上转换纳米粒子与金属有机骨架,合成了双酶功能化的核壳纳米马达(UTZCG),以协同增强光动力疗法和饥饿疗法的疗效。UTZCG上的葡萄糖氧化酶会催化细胞内葡萄糖的氧化分解,使细胞无法进行葡萄糖代谢,并产生H2O2。然后,过氧化氢酶会催化癌细胞微环境固有的以及反应生成的H2O2分解,提供驱动力,将纳米马达的扩散率提高了约27%,这同时也增加了诊疗性纳米马达的细胞摄取。此外,H2O2分解产生的O2不仅促进了单线态氧的生成,提高近红外光触发的光动力疗法的疗效,而且还有利于葡萄糖的氧化分解,提高饥饿疗法的疗效。因此,由葡萄糖氧化酶与过氧化氢酶构成的酶促级联反应,在整个体系中形成了一个良性循环,大大提高了光动力与饥饿疗法的协同功效。而在生物成像领域,超长有机磷光体由于具有抗背景荧光干扰的优势,受到了重点关注。针对目前超长有机磷光体存在的亲水性差、尺寸过大等问题,我们提供了一种简便而通用的方法来制备纳米级亲水磷光体。利用重结晶的原理,将超长有机磷光体加载到中空介孔二氧化硅纳米粒子的空腔中,以构成核壳结构。所制备的亲水磷光体可以很好地分散在水性环境中,并且能被He La细胞所摄取,具有良好的生物相容性。此外,将亲水磷光体应用于裸鼠的磷光生物成像,信噪比高达31,证明其作为一种具有长磷光寿命的成像探针在生物医学领域拥有巨大的应用前景。
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