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白血病是严重损害人类健康且发病率较高的一种血液系统恶性肿瘤。多年来人们一直在致力于现有治疗白血病方法的改善与提高以及新的治疗方法的建立。光动力疗法(PDT)由于具有选择性杀伤肿瘤细胞、抗瘤谱广、适应症广、可与其它治疗方法联合使用等诸多优点而得到迅速发展。 在光动力疗法中,光敏剂作为反应的“桥梁”起着非常重要的作用。二氧化钛(TiO2),作为传统光敏剂,虽然具有光催化活性高,生物相容性好等一系列优点;但是也同时存在着需要紫外光源激发,可见光响应度低,对肿瘤细胞非特异性结合等缺点。这些缺点限制了其在PDT领域的进一步应用。本文提出将可见光响应度好的硫化镉(CdS)量子点以及能对肿瘤细胞靶向实现靶向性结合的叶酸分子(FA)与TiO2进行结合,实现其在可见光对白血病肿瘤细胞具有的高效靶向性PDT灭活效果。同时以核壳结构的方式,通过适当厚度TiO2外壳的包裹减低CdS的细胞毒性,使其在具备较低的暗室细胞毒性和良好的生物相容性。 研究中,首先,采用超声法制备获得不同TiO2外壳厚度的核壳结构CdS-TiO2纳米颗粒,使用叶酸(FA)对所制的样品进行修饰,并通过透射电镜成像(TEM),能谱分析(EDS),X射线衍射图谱(XRD),紫外-可见光吸收谱(UV-vis),傅里叶红外光谱等对纳米颗粒的形态结构、颗粒粒径、成分、晶型、吸收光谱、叶酸的修饰情况进行表征。然后,采用CCK-8法检测不同厚度TiO2外壳厚度的CdS-TiO2样品和FA-CdS-TiO2纳米颗粒对白血病HL60细胞的暗室毒性以及PDT灭活效果,同时分析TiO2外壳对CdS细胞毒性的影响。同时,结合纳米颗粒荧光发射光谱,PDT过程中细胞内活性氧水平变化,细胞对药物摄取情况,初步分析CdS和叶酸(FA)影响TiO2光动力疗法(PDT)灭活白血病肿瘤细胞灭活效果的作用机理。具体研究结果如下: (1)紫外可见光吸收光谱分析发现,经过CdS敏化后纳米颗粒样品的吸收光谱不同程度的移至了480,491,495和507 nm的可见光区。傅里叶红外光谱分析的结果表明,叶酸分子通过其内部的羧基(-COOH)与CdS-TiO2纳米颗粒TiO2外壳表面的羟基(-OH)以酯化反应方式进行了结合。 (2)FA-CdS-TiO2纳米颗粒对HL60细胞的暗室毒性实验表明,FA-CdS-TiO2纳米颗粒相对于CdS-TiO2和CdS,具备较低的细胞毒性和较高的生物相容性。当FA-CdS-TiO2纳米颗粒药物浓度低于20μg/mL时,细胞存活率高于90%。FA-CdS-TiO2纳米颗粒对HL60细胞PDT灭活实验结果表明,在可见光照下,FA-CdS-TiO2能够取得高效的PDT灭活效率。其中当药物终值浓度为20μg/mL时HL60细胞的灭活率为77.3%;而当药物浓度为40μg/mL时,灭活率可到86%。 (3)细胞实验表明,在暗室条件下,TiO2外壳能够阻断CdS与溶液的接触,有效的减少CdS量子点的在暗室条件下的细胞毒性。随着TiO2外壳的增厚,HL60细胞的存活率从CdS处理下的28.5%提升至了80%。 (4)活性氧分析和荧光发射光谱分析表明,由于纳米颗粒中CdS与TiO2之间的电子转移有效的抑制了TiO2表面空穴和电子的复合,增加了TiO2表面氧空穴的数量,提高了其在PDT过程中对HL60细胞的灭活效果。 (5)FA-CdS-TiO2纳米颗粒对HL60细胞PDT灭活实验表明,叶酸(FA)靶向作用的内吞机制,促进了细胞对CdS-TiO2的吸收,增强了可见光下药物对白血病细胞的PDT灭活效果。同时,叶酸的还原性进一步降低了纳米颗粒的暗室毒性。对HL60细胞的PDT灭活效率分析表明,叶酸的修饰,最终导致了CdS-TiO2纳米颗粒对HL60细胞的PDT效率的提升。 (5)综合上述实验结果,在未来TiO2用于光动力治疗白血病的过程中,FA-CdS-TiO2可以作为一种潜在的光敏剂用于提高白血病体外PDT净化的治疗效果。