基于多功能复合材料的光介导疗法在生物医学中的应用

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yuanjinxing1987
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为了进一步加快人们在疾病预防与治疗上的发展,精准医疗应运而生。截止目前,在药物高效运载同时减少治疗过程中的副作用方面,人们仍面临着诸多挑战。这激励着研究人员合理地设计更为智能的药剂来解决这些问题。其中,光介导的疗法因其非侵入、精确可控及超高的时空分辨率等特点,可以靶向病灶部位并实现响应式诊疗,体现出巨大的优越性。光介导疗法主要包括光可控的药物释放,光热治疗以及光动力学治疗,且采用的光源覆盖紫外光、可见光和近红外光。在本论文中,我们基于肿瘤细胞及肿瘤微环境特有的性质,构建了一系列用于光介导疗法的多功能复合材料,来进一步提高肿瘤治疗的选择性与疗效。此外,我们还将光介导疗法扩展到杀菌的领域。取得的主要成果概述如下:  1.基于肿瘤微环境独特的性质,提出肿瘤微环境激活的光热治疗策略,并成功合成了金纳米/聚苯胺的核壳纳米粒子,借助于其pH依赖的光热转换性质以及肿瘤特有的酸性微环境,光热效果仅在肿瘤部位被激活。与传统的光热疗法相比,肿瘤微环境激活的光热治疗策略对肿瘤区域展现出高度识别地光损伤,而对正常组织无损伤。另外,得益于内外可控的光热转换功能,操作技术上的将光精确定位于癌细胞的难题可以得到解决。考虑到肿瘤微环境与正常组织还存在着诸如缺氧、基质金属蛋白酶活性等差异,这种激活的光热策略有望拓展出更多智能的抗癌药剂来实现高选择性、高效地治疗实体瘤。  2.设计了一种高效的线粒体靶向的药物运载体系用于癌症治疗。我们以介孔硅包裹的金纳米棒作为载体,并在载体上修饰一种核酸适配体,这种适配体与线粒体膜上的细胞色素c有着高效的特异性作用。这种纳米载体能运输作用于线粒体的疏水药物,并能增加药物的治疗效果。此外,近红外光的照射能引发通过线粒体途径产生的细胞凋亡,这种药物与光热的协同治疗能提高杀死肿瘤细胞的效率。  3.基于金属与二维材料的相互作用,报道了Cu2+的螯合可以增强g-C3N4的光动力学疗效。Cu2+-g-C3N4与GSH反应能消耗细胞内的GSH含量,另外,额外生成的羟基自由基也有利于光动力学疗效的增强。因此,这种增强效果来源于GSH减少和额外生成ROS的协同作用。这种金属—无机材料的杂化体系将为减少细胞内的GSH含量来提高光动力疗效提供一种新的方法。  4.采用聚吡咯纳/二氧化硅纳米粒子为光热试剂,修饰以戊二醛用于靶向细菌,通过近红外光的照射,使细菌局部产生高温,从而达到杀死细菌的效果。该法对革兰氏阳性细菌和阴性细菌均能起到有效杀死的作用。更重要的是,近红外光对组织伤害小,这使得该法能应用到生物体内。此外,聚吡咯/硅球纳米粒子易于合成与修饰,且光热效率及光稳定性均优越于其他光热试剂。
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