多功能Co基@MnO2纳米材料的制备、性能调控及其应用研究

来源 :湖南师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xielianqin
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近年来,恶性肿瘤发病率和死亡的数量逐年增加,已成为威胁人类生命和健康的头号杀手。同时,由于耐药性的增加和单一治疗的局限性,传统的癌症治疗方法很难取得令人满意的效果。锰氧化物纳米材料及其衍生物应运而生,由于其独特的物理/化学特性和优异的生物安全性,在生物成像、生物传感、药物/基因传递和肿瘤治疗中得到了广泛的应用。然而,尽管锰氧化物及其衍生物已经取得了显著的进展,但开发一种理想的锰氧化物介导的纳米平台,将多种治疗模式结合到一个系统中,实现多模式协同增强的肿瘤治疗,仍然是个挑战。基于此,本论文旨在构建结构可控的多功能锰氧化物复合纳米平台,应用于肿瘤微环境响应的核磁共振(Magnetic Resonance,MR)成像和肿瘤多模式协同治疗。本论文主要研究内容如下:(1)采用KMnO4还原方法成功合成了中空介孔Co9S8@MnO2智能纳米平台。通过调控反应时间可以实现Co9S8@Mn O2核壳结构到中空双壳层结构的转变。此外,Co9S8@MnO2纳米材料在低pH和双氧水溶液中(pH=5.5/H2O2)的T1和T2信号相对于正常组织液(pH=7.4)中分别同时增强18倍和3倍。因此,我们设计的Co9S8@MnO2探针可作为肿瘤微环境响应的T1/T2双模态的MR造影剂,用于肿瘤特异性MR成像。(2)基于中空双层结构,我们通过进一步加载阿霉素(Doxorubicin,DOX)和吲哚菁绿(Indocyanine Green,ICG)构建了光热/光动力/化疗多模式协同的肿瘤治疗平台。设计的Co9S8@MnO2纳米平台具有优越的光热转换效率(34.7%)和光热稳定性,并实现pH、近红外(Near Infrared,NIR)光双响应的DOX药物释放。而且基于肿瘤微环境的Mn O2催化型反应,解决了光动力治疗所面临的乏氧问题,极大提高了活性氧的产量,并提高了光动力治疗的疗效。肿瘤治疗结果显示我们设计的Co9S8@Mn O2纳米平台能有效利用肿瘤微环境,实现了光热/光动力/化疗多模式协同增加的肿瘤治疗。因此,本研究为设计新型多功能协同自增强肿瘤治疗的纳米平台提供了契机。(3)采用热分解法成功合成小尺寸四角星状的Co3O4纳米晶(~45 nm),并进一步制备了Co3O4@MnO2复合纳米材料。所制备的Co3O4@MnO2纳米复合材料具有良好的光热转换效率和光热稳定性。此外,Co3O4@MnO2不仅具有优异的磁性,而且其在低pH和双氧水存在下T1和T2信号分别增强了20倍和0.3倍。因此,所合成的纳米材料具有肿瘤微环境响应的MR成像及光热治疗的潜在应用。
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