近红外功能性纳米材料的制备与疾病分析

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本论文以近红外光响应的功能纳米材料合成为基础,构建了负载近红外响应荧光纳米材料和抗肿瘤药物的金属有机框架和金纳米棒二聚体,研究了二聚体在不同pH下的药物缓释,探究了二聚体结构在活体肿瘤模型中的多模态成像,实现了化学和光热对肿瘤的联合治疗;此外,还合成了具有近红外光响应的手性硒化铜铁纳米材料,探究了不同旋光活性手性硒化铜铁与淀粉样蛋白的亲和作用以及在光照作用下导致蛋白解聚的机制,实现了活体水平对纤维化蛋白诱发神经退行性疾病的诊疗。首先,在金属有机框架ZIF-8合成的过程中,加入具有近红外光响应的荧光纳米材料Ag2S,Ag2Se,UCNP和抗肿瘤药物DOX,实现荧光材料和药物的同时负载。在金纳米棒表面进行功能化修饰,通过静电相互作用实现金属有机框架和金纳米棒的有效组装。其次,体外模拟肿瘤细胞酸性环境,当pH处于6左右的条件下,负载荧光纳米材料和抗肿瘤药物实现了pH响应的可控释放;构建的纳米二聚体在细胞和活体水平实现了Ag2S和Ag2Se量子点在近红外二区的荧光成像,上转换纳米粒子在可见光区的荧光成像,以及光声和电子计算机断层扫描成像的肿瘤多模态成像;同时,结合了抗肿瘤药物在肿瘤部位的缓释和光照条件下金纳米棒的光热效应,实现了肿瘤部位的化学和光热的联合治疗,有效的降低了抗肿瘤药物的使用剂量和光热治疗的光照强度,减轻了对机体正常细胞和组织的毒副作用,提高了肿瘤细胞的治疗效率。第三,首次合成了具有近红外光响应的手性硒化铜铁纳米粒子,圆二色光谱表征了不同手性构型硒化铜铁纳米材料的旋光活性,合成材料分别在435,515,和780nm波长处具有明显的特征峰,吸附解析等温线和孔径分析合成材料的具有多孔性和较大的比表面积,有利于光催化反应。第四,基于近红外光照下,手性硒化铜铁对β淀粉样纤维蛋白的解聚作用,研究了不同手性构型纳米材料和淀粉样蛋白之间的亲和作用差异,其中,D型手性硒化铜铁和蛋白的亲和作用约为L构型的二倍,其亲和常数Ka值可以达到2.67×105,此外,通过电子自旋共振表征了光照条件下单线态氧和羟基自由基的产生是导致蛋白解聚的主要因素。第五,基于手性硒化铜铁良好的生物相容性和稳定性,同时在近红外光作用下,有效清除黏附在MN9D神经细胞细胞膜上的β淀粉样纤维蛋白,降低了其对细胞神经毒性作用。同样,在患有阿尔兹海默症转基因小鼠模式动物应用实验中有效的清除了淀粉样蛋白斑块在脑部海马区的沉积,有效改善了小鼠的认知和行为学能力。
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