基于中空介孔氧化硅负载活性氧输运及其肿瘤放疗增敏研究

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1、学校代码：10259学号：156081122密级：上海应用技术大学硕士学位论文题目：基于中空介孔氧化硅负载活性氧输运及其肿瘤放疗增敏研究英文题目：HollowMesoporousSilica-basedReactiveOxygenDeliveryNanosystemsforImprovingRadiotherapeuticEfficacy专业：材料化学工程学院：材料科学与工程学院研究方向：纳米生物材料姓名：徐蕾指导教师：常程康教授祝迎春研究员年月日基于中空介孔氧化硅负载活性氧输运及其肿瘤放疗增敏研究摘要目前，处于乏氧状态的肿瘤

2、细胞普遍存在于大多数的实体肿瘤中，且由于乏氧细胞的存在使得肿瘤对放疗的射线产生了抗拒的作用，从而限制了肿瘤的放疗疗效。本学位论文中，以中空介孔氧化硅为药物载体并对其进行表面修饰，以活性氧物质作为放疗增敏剂来提高肿瘤放疗的效果，得到的实验结果如下：（1）在10℃下，通过甲酰胺和过氧化氢之间的反应合成过氧化甲酰胺（FPO），以中空介孔氧化硅纳米材料（HMSNs）为活性氧物质运输载体，从而实现了FPO的有效装载（FPO@HMSNs）。利用氨基化的中空介孔氧化硅（FPO@HMSNs-NH2），在其表面包覆一层聚丙烯酸（PAA），从而构

3、建pH响应型的活性氧运输载体（FPO@HMSNs-PAA）。FPO@HMSNs-PAA不仅提高了FPO的稳定性，而且实现了FPO在肿瘤组织弱酸性环境（pH6.50）及溶酶体环境（pH5.0）的自由释放。体外细胞实验结果表明，单独使用FPO@HMSNs-PAA没有明显的细胞毒性，与低能软X-射线联用后，在肿瘤细胞内产生大量的活性氧自由基（ROS），从而增加了FPO@HMSNs-PAA的细胞毒性。同时，FPO@HMSNs-PAA所产生的活性氧水平具有明显的pH相关性：FPO@HMSNs-PAA在正常组织环境（pH7.40）中所产生

4、的活性氧水平明显地低于其在肿瘤组织弱酸环境（pH6.50）中所产生的活性氧水平。（2）通过简单的方法合成一种无机的过氧化氢加合物即硫酸钠-过氧化氢-氯化钠加合物（4Na2SO4·2H2O2·NaCl）作为活性氧源。选用中空介孔氧化硅（HMSNs）作为活性氧源的载体，表面包覆一层壳聚糖（Cs）来实现药物的封装和pH响应性的释放。由于所选用的低能软X-射线已被证实对细胞几乎没有毒性，所以此研究中创新地提出二次辐射来增加肿瘤细胞的致死率。体外细胞实验结果表明，如果单独的4Na2SO4·2H2O2·NaCl@HMSNs-Cs并不会对细

5、胞产生明显的毒性。但是，与低能软X-射线联用之后，对肿瘤细胞所产生的细胞毒性明显地升高。与此同时，经过低能软X-射线的二次辐射后，没有与4Na2SO4·2H2O2·NaCl@HMSNs-Cs共培养的细胞存活率仍然保持很高，而与样品共培养后的细胞存活率进一步降低。关键词：过氧化物；活性氧自由基；放疗增敏；低能软X-射线HollowMesoporousSilica-basedReactiveOxygenDeliveryNanosystemsforImprovingRadiotherapeuticEfficacyAbstractCu

6、rrently,asanadverseprognosticfactorintumorradiotherapy,tumorhypoxiafurtherresultsinradiotherapyresistance.Therefore,itishighlywarrantedthatreactiveoxygenspecies(ROS)astheradiosensitizerscanimproveradiotherapeuticefficacy.Theexperimentalresultsobtainedwereasfollows:(

7、1)Inthisstudy,wepresentthestrategyofROSdeliveryusinghollowmesoporoussilicananoparticles(HMSNs)fortumortherapybypH-responsivereleaseofROSintumorcellsandgeneratingfreeradicaltomodulatecancercellsdeathunderthesoftX-rayirradiation.Formamideperoxide(FPO)astheROSresourcei

8、ssynthetizedbyreactionofformamideandhydrogenperoxideat10℃andenterincavityandchannelsofpolyacrylicacid(PAA)-coatedHMSNs(FPO@HMSNs-PAA)bysti