多功能磁性纳米材料的制备及其在生物医学领域中的应用

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近年来,随着环境和生活方式等的变化,癌症病例患者有逐年增加的趋势。癌症现有的治疗方式主要有化学疗法、手术疗法和放射疗法等,这些传统治疗方法或多或少都存在着一定的弊端。与此同时,多功能纳米载体及其在生物医学领域的应用备受研究者的青睐,促进了“纳米生物医药”领域的产生和快速发展。因此,设计多功能纳米载体(包括光热治疗、药物传输、核磁成像、荧光成像等功能)也迅速成为“纳米生物医药”领域的研究热点。本文基于目前的研究现状,制备了应用于癌症治疗的多功能载药纳米载体。具体的研究内容如下:(1)为了实现靶向传输下的光热治疗和化疗的协同治疗效果,制备了一种具有介孔结构且集光热治疗、靶向运输、药物负载和核磁成像与一体的纳米载体。具体如下:首先制备了磁性介孔二氧化硅(Fe3O4@mSiO2)。具有靶向功能的叶酸试剂(FA)和光热功能的CuS纳米粒子分别通过化学键和物理作用连接在氨基化改性的Fe3O4@mSiO2纳米材料表面,制备得到Fe3O4@mSiO2-FA-CuS纳米复合材料。最后对其进行亲水改性,得到Fe3O4@mSiO2-FA-CuS-PEG纳米复合材料。材料表征结果显示:Fe3O4@mSiO2-FA-CuS-PEG纳米复合材料不仅具有很好的磁性能和优良的核磁成像(MRI)效果,而且具有很高的阿霉素(DOX,一种抗癌药物)负载率(高达22.1%)。通过pH值的变化和近红外激光(915 nm,1.0 W/cm2)的激发,可以实现DOX的可控释放。体外细胞实验结果表明:Fe3O4@mSiO2-FA-CuS-PEG/DOX可以通过HeLa细胞与叶酸受体的结合实现核磁成像(MRI)引导下的光热治疗-化疗协同治疗。因此,多功能Fe3O4@mSiO2-FA-CuS-PEG/DOX纳米载体在癌症治疗领域应用突出。(2)为了缩短纳米载体的制备周期,采用一步热还原方法成功的制备了Fe3O4@CS纳米载体。具有化疗功效的阿霉素和光热功能的染料吲哚菁绿(ICG)能够通过表面介孔结构和静电作用力共负载在Fe3O4@CS纳米载体中,最终得到Fe3O4@CS-ICG/DOX纳米材料。实验表明:制备的纳米载体具有优异核磁成像(MRI)和荧光成像效果。在体内小鼠肿瘤治疗方面,Fe3O4@CS-ICG/DOX纳米载体很好的实现了光热治疗-化疗的协同治疗效果,小鼠肿瘤得到了很好的抑制。因此,Fe3O4@CS-ICG/DOX纳米载体在癌症治疗领域有着广阔的应用前景。总之,本论文将磁性材料(Fe3O4基,一种很好的造影剂)和光热试剂巧妙组装,制备得到多功能纳米载体。这种纳米载体把核磁成像,化疗和光热治疗等功能有机结合起来,在癌症治疗领域有着广阔的应用前景。
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