铂/氧化亚铜复合纳米结构的制备及其在肿瘤治疗上的应用

来源 :华侨大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wangyingygp
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
肿瘤的复杂性和多样性极大增加了临床肿瘤治疗的困难性。为了提高肿瘤治疗效果,目前临床治疗方案已逐渐从单一疗法转向联合疗法。铂纳米晶体可与肿瘤细胞中的过氧化氢(H2O2)发生类芬顿反应,产生具有细胞毒性的羟基自由基(·OH),进而实现化动力治疗。多孔铂纳米晶体在近红外(near-infrared,NIR)区有较强的宽带吸收,故可作为肿瘤治疗中的NIR光热转换试剂。因此,具有多孔结构的铂纳米花(platinum nanoflowers,Pt NFs)有望具有光热与化动力的双重治疗效果。在NIR光照射Pt NFs产生热的同时,Pt NFs中的光生热载流子也可敏化空气中的O2,从而生成对肿瘤细胞具有毒性的高能活性氧(reactive oxygen species,ROS)如单线态氧(~1O2),即产生了光动力效应。然而,光生热载流子寿命短易发生复合以及肿瘤环境的乏氧问题限制了Pt NFs的上述光动力效应。为了解决这个问题,本课题在Pt NFs表面包覆氧化亚铜(Cu2O),形成金属-半导体的核壳纳米结构。Cu2O作为p型半导体可高效地传导空穴,从而促进铂纳米花中的光生热载流子(电子和空穴)的分离。与此同时,Cu2O能与H2O2发生类芬顿反应起到化动力治疗的效果,且反应产物Cu2+还能继续与H2O2反应产生O2,从而改善肿瘤环境的乏氧问题。因此,本课题所制备的铂/氧化亚铜复合纳米结构(Pt@Cu2O)将具有优异的光热、化动力、光动力效应,从而在肿瘤治疗中充分发挥协同治疗的效果。首先,本文采用模板法制备了Pt NFs,并通过改变表面活性剂浓度和铂源浓度控制Pt NFs的尺寸。对所合成不同尺寸的Pt NFs进行波长为980 nm的NIR光照射后,发现尺寸为15.55±2.42 nm的Pt NFs-1具有最高的光热转换效率(84.71%)和最佳的类过氧化物酶性能。因此,以Pt NFs-1作为内核,采用化学原位生长法构建Pt@Cu2O。通过控制化学反应时间、反应温度、Pt NFs用量、还原剂用量得到了形貌均一的Pt@Cu2O,并对其光热性能、光动力效应进行考察后,发现Pt@Cu2O的NIR光热转换效率(81.17%)与Pt NFs相近,且在光照下产生的~1O2量比Pt NFs的更多,这说明Pt@Cu2O比单一Pt NFs具有更强光动力效应。进一步考察了Pt@Cu2O在不同p H条件下的类过氧化物酶活性,结果发现Pt@Cu2O在弱酸性条件(p H=5.0)下表现出强类过氧化物酶活性。采用米氏方法拟合了Pt@Cu2O和Pt NFs产生·OH的反应动力学过程,结果发现Pt@Cu2O相对于Pt NFs表现出更快的反应速率和更强的底物亲和力,且优于已报道的Fe3O4@Bi2S3和Pt@Ti O2。此外,Pt@Cu2O还展现出在酸性条件下比Pt NFs更强的催化H2O2产生O2的能力,可以有效改善肿瘤环境乏氧的情况。其次,为了提高Pt@Cu2O的生物相容性,对Pt@Cu2O的表面依次进行了多巴胺(dopamine,DA)和聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)功能化修饰。通过粒径、表面电荷、红外光谱及热重的表征证实了Pt@Cu2O表面成功修饰了5.27%的PEG,且在弱酸性条件下能够实现Cu2O壳层的降解。随后考察了经DA和PEG修饰后的Pt@Cu2O(Pt@Cu2O-DA-PEG)的生物相容性及细胞毒性,结果表明其对于正常细胞具有较好的生物相容性,而对于肿瘤细胞则有一定的毒性作用。在980 nm激光照射下Pt@Cu2O-DA-PEG在肿瘤细胞中产生了远多于单一Pt NFs的ROS。通过考察不同治疗模式下的细胞治疗效果,发现Pt@Cu2O-DA-PEG+Laser组的肿瘤细胞存活率最低(17.1%),表明Pt@Cu2O-DA-PEG较好地发挥了光热治疗、光动力治疗以及化动力治疗的协同治疗效果。最后,开展了Pt@Cu2O-DA-PEG进行小鼠体内肿瘤治疗的研究。首先通过光声信号仪检测了Pt@Cu2O-DA-PEG的光声信号强度,发现当Pt@Cu2O-DA-PEG注射进BALB/C荷瘤小鼠体内8 h后,在肿瘤区域富集程度达到最高。随后通过对Pt@Cu2O-DA-PEG+Laser组、PBS+Laser组、PBS组BALB/C荷瘤小鼠进行体重变化及肿瘤体积变化的记录,并在治疗14天后对其脏器及肿瘤进行HE染色观察组织结构,考察Pt@Cu2O-DA-PEG的体内抑瘤效果。发现Pt@Cu2O-DA-PEG+Laser组BALB/C荷瘤小鼠体重变化增加,肿瘤体积缩小,肿瘤细胞结构被破坏,脏器细胞结构较为完整,表明Pt@Cu2O-DA-PEG具有较好的生物相容性和体内抑瘤效果。综上所述,本论文工作所制备的Pt@Cu2O-DA-PEG不仅具有较好的生物相容性而且具有优异的光热、光动力、化动力协同治疗效果,有望进一步作为多功能的纳米平台应用于肿瘤治疗的临床应用。
其他文献
随着5G时代的到来,大数据、人工智能等技术的快速发展,电子设备的功率密度逐渐提高,人们迫切需要高导热绝缘的聚合物复合材料辅助电子设备散热,以确保设备的高效性、可靠性、安全性、耐用性和稳定性。本论文以环氧树脂作为基体材料,改性后的石墨烯与六方氮化硼作为导热填料,利用改性石墨烯优异的导热、导电性提高环氧树脂的导热系数,增强其热稳定性和动态力学性能;利用改性石墨烯与六方氮化硼的协同作用在增强复合材料导热
学位
甲醛(CHOH)作为主要的室内污染物之一,对人体健康造成严重危害。光催化氧化技术可以在室温条件下将有毒有害的甲醛转化为CO2和H2O,被认为是最有应用潜力的甲醛去除技术。光催化剂二氧化钛(TiO2)因其紫外光响应高、化学稳定性好和生产成本低的优点已被商业化应用,然而TiO2光生电子-空穴对的易复合的缺陷降低其光催化降解甲醛效率。石墨相氮化碳(g-C3N4)具有制备成本低、化学稳定性好、可见光相应高
学位
乳腺癌作为女性常见的恶性肿瘤,对人类的生命健康造成严重威胁,而传统的乳腺癌治疗方法由于具有不同程度的副作用,严重制约着乳腺癌患者的预后康复效果。电化疗是通过对肿瘤组织部位施加电脉冲,瞬时增加癌变细胞的通透性,使得通常情况下无法进入细胞内部的药物瞬时进入肿瘤细胞内,以达到精准治疗目的。目前大部分的电化疗实验是基于动物实验和细胞水平的研究。动物实验通常选择以动物个体作为研究对象,由于实验成本高、周期长
学位
化学氧化法在处理污染物上具有可处理污染物类型广,降解效率高、速度快等特点。其中,催化剂可进一步提高反应效率,是化学氧化技术的核心。三维(3D)打印技术在制造具有定制形状和高精度的催化剂方面受到了广泛的关注,特别是在促进催化剂回收、最大化传热/质以及提高催化性能方面。本论文基于3D打印技术,将催化剂固定在搅拌桨上形成整体式催化桨用于降解污染物。主要内容如下:(1)以生物菌体为载体合成金纳米颗粒复合材
学位
甲醛(HCHO)作为主要的室内污染物之一,严重威胁着人体健康。如何有效去除室内低浓度HCHO成为研究者们广泛关注的课题。在众多HCHO去除技术中,室温催化氧化法因无需热源、光源的加入,被认为是一种极具潜力的HCHO净化技术。其中,铂/二氧化钛(Pt/TiO2)催化剂因能在室温下将HCHO完全氧化为无害的二氧化碳(CO2)和水(H2O)而备受研究者青睐。然而,Pt纳米粒子因其较大的表面能极易在反应过
学位
近年来,随着燃煤电力行业超低排放的逐步完成,氮氧化物(NOx)减排的主战场已从电力行业转向非电行业(诸如:钢铁、水泥、玻璃等)。然而,由于大部分非电行业适合选择性催化还原脱硝(SCR)的烟温较低(<300℃),目前商用钒基催化剂(V2O5-WO3(Mo O3)/TiO2)在中低温(200-300℃)存在催化活性较差以及抗SO2中毒能力弱等问题。进一步地,硫酸氢氨(NH4HSO4,ABS)在催化剂表
学位
稳定性一直是钙钛矿太阳能电池(PSCs)商业化过程中的一大挑战。全无机钙钛矿半导体材料拥有良好的热稳定性,被认为是解决这一挑战的最佳选择,近年来在领域内颇受关注。然而,钙钛矿薄膜含有高密度的缺陷,这类缺陷为电荷的非辐射复合和离子迁移提供了通道,严重威胁着PSCs的稳定性。不同的缺陷存在相应的钝化机制,通过多功能分子的引入,可以同时实现多种钝化策略,提升能量转换效率(PCE)。另外,选用碳电极代替贵
学位
随着人类生活质量的不断提高,对于环境质量监测、人体疾病诊断等领域愈加重视。现场即时检测(Point-of-Care Testing,POCT)作为所属领域的前沿技术,近二十年来得以快速发展。微流控芯片(microfluidic chip)的引入为POCT领域带来了重大的突破,它不仅有操作简易、成本低廉、易微型化和便携化等优势,且可在任意环境下进行快速有效的分析诊断,这对于分析设备简易化、家用化的转
学位
癌症是导致人类死亡的重要病因之一,手术后结合化疗仍是目前癌症治疗的主要策略,但治疗过程对个体原发性癌症遗传相关信息的了解甚少,且对肿瘤发生、发展具体过程研究仍不深入,可能造成推荐的药物治疗方案效果不佳。因此,构建能够有效反映肿瘤性质的体外模型,并为肿瘤临床治疗提供治疗方案具有重要的研究意义。保留器官表型细胞基质(Extracellular matrix,ECM)微环境对于体外模拟肿瘤微环境十分重要
学位
随着中国当代社会经济的不断飞速发展,人类在生产生活方面对能源的要求也日渐提高。但是,由于传统化石燃料在地壳中储备有限,属于难以再生的能源,且燃烧后产生的产物会污染环境,因此人们一直在寻找能够替代传统化石燃料的绿色能源。随着研究的开展,研究人员发现取之不尽、用之不竭的太阳能可作为清洁能源时代的重要能源。其中,钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其可低温制备,有望实现大规模生产的溶液制造工艺,材料成本低以及
学位