pH响应的Mo240-Ce6@ZIF-8纳米组装体的制备及抗肿瘤研究

来源 :上海师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:xbalr
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
纳米酶,由无机纳米粒子组成的一类具有类酶活性的催化剂,能够充分利用肿瘤内的一些代谢分子(如过氧化氢(H2O2)、谷胱甘肽(GSH)、葡萄糖和氧气(O2)等)改变活性氧存在的状态,以此破坏肿瘤微环境(TME)的氧化还原状态平衡,从而促使肿瘤细胞调亡。纳米酶(例如氧化酶(OXD)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPx)、过氧化物酶(CAT)、和超氧化物歧化酶(SOD)等)是一种有可能实现更为有效、安全的抗癌药物。目前,基于纳米酶的肿瘤协同联合治疗方法已经引起广泛关注。但由于肿瘤微环境(TME)中内源性过氧化氢水平不足、乏氧以及细胞内谷胱甘肽(GSH)过表达,联合治疗仍然是一个巨大的挑战。近年来,钼(Mo)基纳米酶由于具有优异的氧化还原活性和良好的生物相容性,被广泛作为类过氧化物酶、类氧化酶和类过氧化氢酶等多种纳米酶研究。多钼酸簇是由多个钼原子和氧原子形成的具有纳米级尺寸的簇合物。这种簇合物由于包含多个可变价的钼原子,它们具有快速可逆的多电子转移能力和优异的氧化还原性,是具有潜力的纳米酶材料,但目前研究还较少。本论文以课题组前期制备高核多钼酸簇Mo240为Mo基纳米酶,将其与具有光动力效果的光敏剂二氢卟吩Ce6结合来构建多功能的抗肿瘤药物;由于游离态Mo240和Ce6对生物体毒性较大,故采用p H响应的类沸石金属咪唑框架ZIF-8作为载体来负载Mo240和Ce6,合成了肿瘤微环境响应的Mo240-Ce6@ZIF-8纳米组装体,并研究了它的抗肿瘤效果。第一章中,综述了肿瘤微环境特点及其特异性治疗,多金属氧酸盐(Mo-POM)及其复合材料的特点及在肿瘤诊疗中的应用,金属有机框架(MOF)的特点及应用,并提出本论文的研究设想。第二章中,首先,一锅法成功制备Mo240-Ce6@ZIF-8纳米粒子,通过X-射线粉末衍射(PXRD)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、透射电子显微镜(TEM)、拉曼光谱(Raman spectroscopy)及元素映射(Element mapping)等一系列表征手段合成材料进行了基本性质的表征。然后,通过一系列溶液实验证实了Mo240-Ce6@ZIF-8纳米粒子酸性条件下释放的Mo240与GSH反应,还原为Mo5+,实现GSH消耗。Mo240-Ce6@ZIF-8纳米粒子能够催化H2O2,产生具有高毒性的羟基自由基(·OH),具有类过氧化物酶CAT酶活性;此外,Mo240-Ce6@ZIF-8纳米粒子能够对H2O2进行分解,生成O2和H2O,具有类过氧化氢酶活性;同时,将Mo240产生的O2进一步转化成为超氧阴离子(O2·-),具有类氧化酶得活性。NADH/NAD+氧化还原状态是细胞代谢中至关重要的节点,在酸性环境中,由于Mo240-Ce6@ZIF-8纳米粒子释放的Mo240具有Mo5+和Mo6+的混合价态,可催化O2·-与NADH及H+反应生成H2O2。此外,Mo240还能够进行Russell机制将H2O2分解,催化生成巨毒性的单线态氧(~1O2)。作为光敏剂的Ce6,在660 nm激光照射下也能够将O2转化为~1O2,同时由于Mo240的类过氧化氢酶活性的作用,达到O2自给自足,从而增强光动力治疗,达到“1+1>2”的联合治疗效果,证实了在溶液层面Mo240-Ce6@ZIF-8纳米粒子具有优异的p H响应性、GSH自主消耗、O2和H2O2自给、以及产生活性氧(ROS)的能力。第三章,利用成功制备的Mo240-Ce6@ZIF-8自组装纳米材料探究了其在细胞层面与活体水平的类酶活性、光动力及联合抗癌效果。首先,通过细胞毒性测试,证明了Mo240-Ce6@ZIF-8纳米粒子的生物安全性良好。其次,活体层面,材料通过小鼠的尾静脉被注射进体内,Mo240-Ce6@ZIF-8材料通过肿瘤的EPR效应聚集在小鼠的肿瘤组织部位,在肿瘤部位Mo240-Ce6@ZIF-8纳米粒子框架解体,释放出Mo240和Ce6;由于Mo240的多种类酶催化活性作用,生成过量的ROS,促使肿瘤组织细胞细胞坏死,并且生成的O2可改善乏氧环境,增强肿瘤组织内Ce6得光动力效果。活体治疗实验中Mo240-Ce6@ZIF-8加激光组的肿瘤生长受到了明显的抑制效果,证明多种方式联合治疗,对实体瘤达到更强的抑制效果。最后,通过组织切片证实各实验组小鼠主要器官没有受到较大的损伤。
其他文献
己唑醇(Hexaconazole)是一种三唑类杀菌剂,能够有效防治白粉病、纹枯病、黑星病、褐斑病和锈病等20余种真菌病害,具有广谱性的保护和治疗作用。自1980年开发至今,己唑醇市场需求量不断增加,己唑醇现有合成工艺路线是以硫叶立德作为环氧化试剂,在碱性条件下催化开环生成己唑醇,但是此工艺路线还具有大量使用有机溶剂、生产成本高、产率纯度低等缺点。同时,由于传统农药剂型施用后造成原药大量流失,环境污
学位
超级电容器由于其较大的功率密度、循环周期长以及安全稳定性高等优良属性,在人类社会引起了极大的关注。超级电容器的电极材料结构具有高度可调的特性,使其成为高能量密度的研究热点。电化学双层电容器通过电极材料表面对离子的吸附来形成双电层储存电荷。其电极材料一般为碳基材料,主要包括活性炭,石墨烯,多孔碳,软碳以及硬碳。其中硬碳材料由于具有低成本、较大的层间距、优异的导电性以及丰富的孔结构等特点,被广泛用作超
学位
氘标记药物(Deuterium-labeled drugs)是近年来药物代谢改良方面的热点。将氘原子引入药物分子中,能延缓药物分子在体内的代谢降解,减少用药剂量。此外氘标记分子还广泛应用于反应机理研究、有机合成、核磁共振波谱等领域。各领域氘标记分子的需求量大,但是目前氘标记通常采用过渡金属催化的方法,且对氨基α位C(sp~3)-H进行氘代的报道较少。可见光促进的氘代反应具有绿色高效的特点,近几年这
学位
机体的老化、不合理的运动方式以及其他病理性问题所导致的关节疾病日益增多,给患者带来诸多不便。关节软骨因结构复杂化、软骨细胞代谢活性相对较低等原因,导致其自我修复能力有限。聚乙烯醇(PVA)水凝胶具有与细胞外基质(ECM)相似的多孔结构,其具有含水率高、润滑性好、生物相容性好等特性,近年来作为软骨修复材料得到了广泛研究。但纯PVA水凝胶在体内并不能承受高强度的负荷,同时存在生物活性不足等缺点。羟基磷
学位
维生素B6是生物体细胞中最核心的分子之一,是调节基本细胞代谢的各种生化反应的关键辅助因子。由维生素B6制药产生的废水具有污染强、毒性大、生物降解性差的特点,给人类的生存和健康造成影响。本文以维生素B6废水中的COD(化学需氧量)为目标污染物,通过膜处理技术和基于碳基材料活化过硫酸盐的高级氧化工艺致力于研究探索出一条维生素B6废水处理的流程体系。通过改变反应条件和合成条件等因素对处理效果的处理宽度进
学位
MXenes(2D过渡金属碳化物和氮化物)的高质量可控合成对其开发和应用至关重要。然而,高产率制备高质量的大片MXene是一项具有挑战性的工作。在这里,刻蚀和插层等反应条件的优化探究实现了约110 wt%的高产率(表面基团的引入使分子量增大)制备Ti3C2Tx MXene。探索开发了一类通用的应力集中剥离(PFD)策略,通过反复锚定和涡旋振荡过程可以大幅提高大尺寸Ti3C2TxMXene纳米片的分
学位
电致化学发光(ECL)是通过电化学过程活化,在电极表面产生新物质,然后发生高能级的电子转移反应,产生发光物质的激发态,该激发态回到基态并以光子的形式将能量释放出来的过程。以电致化学发光信号为基础建立的分析方法具有灵敏度高、检测速度快、背景信号低、检测范围广、仪器设备简单等特点,广泛应用于生物传感、表征、生物医学、环境等领域。金属有机框架(MOFs)是以无机金属(金属离子、金属族、金属氧化物)作为合
学位
蒽醌类化合物是重要的精细化工产品,被广泛应用于染料、医药等领域,此外蒽醌作为蒽醌法生产过氧化氢(H2O2)的重要原料有着广阔的市场前景。过氧化氢(H2O2)作为绿色催化剂、氧化剂和消毒剂,是一种重要的绿色精细化工品,广泛应用于精细化工、石油化工和环境保护等各个领域。国内外目前唯一大规模生产过氧化氢的方法是蒽醌法,蒽醌法生产过程中需要用到2-乙基蒽醌(2-EAQ)作为氢载体,这使得我国每年消耗2-乙
学位
淡水资源短缺是每一个国家必须面对的问题,我国因人口众多,形势也更加严峻。海水淡化作为主要的淡水获取方式,发展迅猛。然而海水淡化厂产生的高浓度盐水因体量大、处理难度大而成为新的问题。太阳能驱动界面蒸发技术作为新兴的高效蒸发技术,具有工艺简单、成本低、碳足迹最小、能耗低的特点而被广泛关注。光热材料是太阳能驱动界面蒸发技术的核心,其光热蒸发性能的优劣直接决定该技术的实用性。作为一种新型光热材料,光热水凝
学位
在本课题组长期研究的基础上,本论文工作主要研究了金属卟啉催化的苯乙酮衍生的磺酰腙为卡宾源,对N,N-二甲基苯胺类分子中氮原子上甲基的分子间C(sp~3)-H键插入反应:一、参照现有文献的合成方法,采用单吡咯四聚法作为主要制备方法,成功制备了五种已知的卟啉配体,反应产率为23%~56%。此外,通过对Halterman报道过的D4卟啉合成方法的研究,以八步0.3%的总产率合成出了手性的H2((-)-D
学位