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糖类物质是人体内一种重要的生物分子,同人体的健康密切相关,一系列疾病的发生都伴着糖类物质结构或功能的变化。血液中葡萄糖含量与糖尿病、低血糖症和胰腺及其周围组织肿瘤等病症密切相关,高效准确检测血液中葡萄糖含量具有重要意义。研究表明,糖类物质与肿瘤的发病进程和肿瘤治疗中的药物作用靶点密切相关,与糖类物质直接或间接作用的一些治疗手段在肿瘤治疗中发挥着重要作用,一些单糖或寡糖分子(如半乳糖、甘露糖和岩藻糖等)常作为靶向基团用于设计具有特异性靶向功能的药物输送载体,同时,多糖类物质也被用作载体材料应用在多种疾病的治疗研究中。但如何通过基于纳米材料所构建的传感器及药物载体简单、快速、高效检测病变标志物如糖类生理指标变化,确定病变位置,并实现与糖类代谢异常相关疾病的有效治疗,依然是糖类物质在医疗方面应用亟待解决的问题之一。本文主要工作在于设计和制备葡萄糖氧化酶生物电极和氧化酶模拟物,用于葡萄糖和谷胱甘肽的检测;长期反复的低血糖症状与胰腺及其周围组织肿瘤密切相关,利用具有示踪特性的光敏剂分子制备具有靶向功能的光敏自载体,实现药物高效输送和病变位置的示踪,克服药物载体存在的生物安全性和免疫原性的不足,用于肿瘤的化疗和光动力联合治疗;受限于光源组织穿透能力,光动力治疗对深层肿瘤低效或无效,在此基础上制备微米尺寸具有宽吸收特性的功能化明胶/金复合材料,用于温和条件下深层肿瘤的光动力和光热联合治疗。详细内容如下:(1)制备葡萄糖氧化酶电极和氧化酶模拟物用于葡萄糖和谷胱甘肽的检测复合金/短肽纳米颗粒可以有效提高生物传感器的检测性能,本文利用短肽分子(Fmoc-YK和Fmoc-YR)和氯金酸(HAuCl4)之间的氧化还原反应及两亲性短肽分子的自组装特性成功制备出分散性良好的多功能复合金/短肽纳米颗粒(Au@Fmoc-YK和Au@Fmoc-YR)。将复合金/短肽纳米颗粒(Au@Fmoc-YR)修饰在玻璃碳电极表面,其检测葡萄糖的线性范围和灵敏度分别为0.08-1.2 mM和105 nA·mM-1,Au@Fmoc-YR修饰后电极的电荷转移速率常数Ks由0.69 s-1增大至2.08 s-1,电极的电流响应也增大为原来的3.2倍;复合金/短肽纳米颗粒(Au@Fmoc-YR)作为酶模拟物用于谷胱甘肽含量的检测时,线性范围为0.15-31 μM,检测下限为0.005 μM。提出的制备多功能复合金/短肽纳米颗粒方法,简单易操作且可大量制备,在一定范围内具有普适性,多功能复合金/短肽纳米颗粒表现出良好的潜在应用前景。(2)具有示踪性BODIPY和DOX共组装胶束用于乳腺癌光动力和化疗联合治疗甘露糖可以特异性靶向乳腺癌细胞表面的甘露糖受体,但单个甘露糖分子与肿瘤细胞表受体之间的亲和力相对较弱,为此设计合成可修饰多个甘露糖的连接臂以提高配体受体之间的亲和力,但在将连接臂修饰在光敏剂分子上的过程中,连接臂上原有的三氮唑五元环以及甘露糖分子的空间位阻作用导致点击化学反应效率不高,实验中用具有良好亲水性和可避免血液循环中非特异性吸附的聚乙二醇代替甘露糖连接臂完成对光敏剂分子的修饰。聚乙二醇修饰的光敏剂分子与阿霉素共组装形成尺寸为320±5.5 nm纳米胶束,该复合系统在水溶液中具有良好的稳定性,表现出良好的活性氧产生能力,体外细胞实验表明光敏胶束有良好的生物相容性;流式细胞实验显示短时光照后空白胶束和共组装胶束的细胞内吞量分别增大为原来的4.4倍和2.9倍,证实光动力治疗和化疗之间的协同增强效果;光照后光敏剂胶束有明显的抑制肿瘤增殖的效果,共组装光敏剂胶束发挥出更好的肿瘤抑制效果,细胞水平上证实联合治疗优于单独的光动力治疗。(3)具有宽吸收的金/明胶复合材料用于宫颈癌光动力和光热联合治疗本文尝试构建金/明胶复合体,以期结合明胶的易成胶特性和金的光学特性得到多功能微米凝胶复合材料,用于深层肿瘤的光动力和光热联合治疗。制备了同时装载光敏剂和具有宽吸收金颗粒组装体的复合明胶微纳米颗粒,在500-1100 nm范围内显示出宽吸收。宽吸收特性使得复合凝胶颗粒在多种波长光照条件下(680nm、730nm、808 nm)均表现出良好的光热转换能力,光热转化效率分别为48.5%、37.3%和17.7%。低功率680nm激光光照条件下(0.5W·cm-2),装载金颗粒和光敏剂的明胶复合体系表现出较好的光热/光动协同作用,可使病灶部位的温度在1分钟内迅速升至48.1℃,远超光热治疗的治疗温度(42-45℃),在细胞水平和荷瘤小鼠模型上表现出良好的肿瘤治疗效果,提出实现单束激光照射下光热和光动联合治疗的新思路。