多功能Fe3O4@ZnO基复合纳米载体的制备及其微波控释给药的研究

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纳米技术的广泛应用促进了纳米药物载体研究领域的快速发展,近年来,研究重点主要集中在开发生物相容性好、结构稳定、对药物的输送和靶向效率高并且能够实现对药物的可控释放,安全无毒纳米药物载体。由于多功能无机纳米粒子不仅粒径大小和形貌可控、比表面积大,而且易于表面修饰且可赋予其独特的电、磁、光、吸波等性质,因而可用作抗肿瘤药物分子的载体。这不仅有利于其提高抗肿瘤药物的治疗效果,同时还可降低抗肿瘤药物对人体正常细胞的毒副作用,使得多功能无机纳米粒子在癌症的治疗方面与其它纳米药物输送系统相比具有明显的优势。本文在具有磁性和微波热转换性能的核-壳结构的Fe304@ZnO双功能复合纳米材料的研究基础上,进一步引入介孔材料和荧光材料,希望得到具有靶向运输、荧光成像跟踪、高效载药、可控释放药物的新型多功能无机纳米载体。并进一步通过对介孔表面修饰温敏聚合物,然后以依托泊苷(VP16)为模板药物,通过氢键作用实现该多功能纳米载体对药物的装载;最后,利用载体对微波的热响应特性,通过微波照射对纳米载体加热以实现微波响应可控给药的目的。即构建一种由磁性靶向,介孔载药,微波加热控制定时定量释放药物的新型多功能无机纳米载体。具体研究内容和结果如下:(1)通过水热法和均相沉淀法合成了具有顺磁性和微波热转换性能的Fe3O4@ZnO纳米颗粒,并探究了不同表面活性剂和沉淀剂对Fe304和Fe3O4@ZnO纳米颗粒的粒径和形貌的影响。最终得到了粒径均一形貌和分散性都较好的Fe304和Fe3O4@ZnO纳米颗粒,进一步研究了合成得到的纳米粒子的磁性和微波热转换性能,发现制备得到的Fe3O4@ZnO纳米颗粒具有较强的超顺磁性和很好的微波热响应特性,为下一步开发纳米药物载体的工作奠定了基础。(2)成功地通过水热法,均相沉淀法和溶胶-凝胶法制备出具有磁性、微波热转换性以及介孔性能于一体的多功能复合纳米颗粒Fe3O4@ZnO@mSiO2。该核-壳结构的多功能纳米载体具有高的饱和磁化强度(56.8 emu/g),高表面积(643.9 m2/g),大的孔容体积(0.32cm3/g)和优良的微波热响应特性。并通过依托泊苷(VP16)为模板药物,研究了其在药物装载、靶向和微波刺激响应可控释放方面的性能。该纳米载体能够吸收微波引发药物释放,微波间歇性照射10小时装载的VP16释放量超过85%远远高于只在搅拌下释放的14%,是一种非常有应用前景的利用微波进行生物体内药物靶向和可控释放的纳米载药体系。(3)通过ZnO和介孔Gd2O3:Eu壳层对Fe304纳米粒子进行包覆,成功地制备得到了具有荧光介孔壳层结构的多功能纳米粒子,ZnO夹层可以高效地吸收微波并将之转化为热能,介孔Gd2O3:Eu壳层不仅能增加对药物的装载效率,还可以在生物体内通过荧光成像起实时监控的作用,提供高的比表面积进一步链接温敏聚合物P(NIPAm-co-MAA),形成微波刺激开关控制药物装载与可控释放的纳米体系(Fe3O4@ZnO@Gd2O3:Eu-P(NIPAm-co-MAA))。该多功能纳米粒子可以在外磁场下进行药物靶向,以及大的孔容体积实现对药物的装载,微波照射下纳米体系的温度升高导致温敏聚合物收缩,进而使温敏聚合物封堵的介孔打开达到对依托泊苷模型药物释放的目的。体外药物的装载和微波控制释放的研究表明了其是一种性能优越的纳米载药控释载体,有望进一步在癌症的临床治疗上应用。
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