自组装氧化铁纳米颗粒应用于提升微波消融术效率的探索

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随着医疗科学技术的进步,微波消融术在临床治疗肿瘤上因其具有微创、高效和成本低等优点,得到越来越广泛的应用,为越来越多的肿瘤患者提供了治疗机会。但是,微波消融术同时存在着术后局部肿瘤进展、热场不可控、面对大直径的肿瘤效率低等缺点,无法对亚肿瘤病灶进行完全灭活。纳米技术的不断发展使得纳米颗粒被广泛应用于生物医学领域,其中氧化铁纳米颗粒作为绿色无毒的材料已在临床上得到多种应用。同时,氧化铁纳米颗粒具有优秀的吸收微波的能力,基于疏水相互作用力氧化铁纳米颗粒与蛋白质自组装后吸收微波的能力得到提升。本文对单分散的氧化铁纳米颗粒(SPION)和自组装纳米颗粒(BSA@SPION)作为微波增敏剂应用于微波消融术,并对优化后的治疗效果进行了初步的探索。本文的主要内容分为以下两个部分:1、首先,利用热分解方法和纳米自组装方法分别制备了单分散的氧化铁纳米颗粒SPION和自组装后的纳米颗粒BSA@SPION。通过透射电子显微镜和纳米粒度仪对两种纳米颗粒的微观形貌、粒径和电位进行表征。之后对两种纳米颗粒进行表面修饰,在两种纳米颗粒表面通过基团反应偶联细胞穿膜肽和荧光小分子。用共聚焦激光显微镜和普鲁士蓝染色的方法研究了两种纳米颗粒递送到U87MG细胞内部的能力。最后使用MTT的方法评估了两种纳米颗粒的生物毒性,结果证明两种纳米颗粒均有较低的生物毒性。2、基于两种纳米颗粒吸收微波的能力,本章设计了模拟微波消融术的体外实验和细胞实验。利用微波消融仪,研究了两种纳米颗粒对生理盐水和琼脂块在微波下升温的影响。添加纳米颗粒后琼脂块和生理盐水溶液消融后的温度较对照组有很高的提升,其中含有BSA@SPION纳米颗粒的样品温度更高。这证明了两种纳米颗粒具有吸收微波的性能,同时可以用于提高微波消融的温度。然后,以HeLa细胞和HepG2细胞为对象,研究纳米颗粒对微波杀伤细胞效果的影响。研究发现两种纳米颗粒均提高了细胞微波处理后的细胞死亡率,BSA@SPION无论是在体外提升消融温度还是提高细胞在微波下的死亡率程度均高于SPION。最后,在两种纳米颗粒上负载抗癌药物盐酸阿霉素,进一步提升了微波下细胞的死亡率。
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