介孔二氧化硅复合材料的制备及在光学诊疗方面的应用

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:andrea815
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介孔材料在纳米材料的生产和研究领域内一直占有重要地位,因其自身所具有的非常多的优势,例如:比表面积大、孔径及表面电荷可调、毒性较低等。而介孔Si O2又是这类材料中目前研究应用的较为广泛的一种。当介孔Si O2直接用作药物载体时,它有很好的载药量和选择修饰性,将介孔Si O2的孔径大小和各类生物材料的尺寸相匹配,可以实现酶蛋白的固定或用作催化剂的载体。另外,调节孔径的大小或在其表面修饰不同的官能团以适配客体分子的大小、电荷量,可以有效的提高其对响应目标载体的吸附效率。而若是将介孔Si O2与贵金属材料、有机纳米材料、磁性纳米材料或其他材料复合使用,就可以合成出具有双重性能的优质复合材料,从而赋予介孔Si O2更多的可能性。这些材料可应用于光学成像、光热治疗、光动力治疗等方面。本文就在介孔Si O2的基础上合成了2种复合材料,一种是以无机纳米材料金合成的金纳米棒(Au NRs)为内核的Au NRs@Si O2-PEG-IR808,另一种是以共轭聚合物PCPDTBT为内核的PCPDTBT@Si O2-PEG。本文的具体研究内容有下面三个方面:(1)基于二元混合表面活性剂的“无种子法”用于Au NRs的制备:选择十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)和油酸钠(Na OL)搭配使用,CTAB既是反应的稳定剂也是胶束的软模板,而Na OL则是一种温和的还原剂。合成的Au NRs的纵向等离子共振(LSPR)在650 nm~1200 nm,并且可以通过改变试剂的浓度来调整其LSPR。结果发现:增加Na OL和Vc的浓度,Au NRs长度减小,LSPR发生蓝移;增加HCl的浓度Au NRs的长度增加,LSPR发生红移。该种合成方法操作便捷且重复性好,合成出的Au NRs形貌均一、水溶性好、产率较高。(2)比率型探针的构建及其在活性氧检测当中的应用:比率型探针的构建需要至少两个光学单元,并且检测时是以吸收峰的变化作为依据。因此,根据Au NRs的紫外吸收具有灵活可调和不易受环境影响的特性,而且为了避免和后面使用的IR808的紫外吸收重叠,选择了吸收在1032 nm的Au NRs作为复合材料的内核,在其外围包裹上一层厚度约为20 nm的介孔Si O2层并在硅层的外部修饰聚乙二醇(PEG)链和花菁染料IR808,由此合成Au NRs@Si O2-PEG-IR808复合纳米颗粒。介孔Si O2不仅包裹住了贵金属颗粒展现出无毒性,而且多孔的表面易于修饰上用于改善水溶性的PEG和探针必要的响应基团IR808。使用这种比率型探针对一些体内常见的ROS检测后发现,当ONOO-存在时,在Au NRs的吸收峰几乎不变的情况下,作为响应基团的IR808的吸收峰明显的大幅度的下降,展现出比率型变化,因而可以对这种特定的ROS进行特异性检测。(3)由光学成像指导的多模态光学诊疗:由于包裹介孔Si O2后的Au NRs的吸光系数和光热效果有所下降,因此使用共轭聚合物PCPDTBT替代Au NRs作为复合材料的内核并用于光学成像指导的光热治疗和光动力治疗。首先以硅烷化的方法合成了以PCPDTBT为内核,外部修饰PEG的介孔Si O2复合材料PCPDTBT@Si O2-PEG。该材料的颗粒大小在30 nm~40 nm。通过细胞实验和小鼠的荧光成像可以很明显的看出这种材料具有很低的毒性和清晰的NIR-II活体成像的效果。之后测得其单线态氧产率和光热转换效率分别为5.20%和40.5%。另外在小鼠实验中可以看出,该材料可以清晰的将血管脉络呈现出来并且在8 h后有效的富集在肿瘤部位,没有对其他正常组织产生影响。经过15 d的实验观察,肿瘤的大小得到明显的控制,约为普通肿瘤的1/10,重量约为1/8,这期间实验小鼠的体重无明显下降,表现出良好的生物应用前景。
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