Au@SiO_2纳米复合材料的制备及其在肝癌光热治疗中的应用研究

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1、Au@SiO_2纳米复合材料的制备及其在肝癌光热治疗中的应用研究Au@SiO_2纳米复合材料的制备及其在肝癌光热治疗中的应用研究Au@SiO_2纳米复合材料的制备及其在肝癌光热治疗中的应用研究【摘要】：癌症已经成为全球性的主要致死疾病之一,根据世界卫生组织(WHO)报道,自2000年以来,每年癌症发病率多达1000万,死亡人数高达740万,约占所有死亡人数的13%,因此,癌症被认为是21世纪人类健康的“第一杀手”。其中肺癌、胃癌、结肠癌和肝癌是每年大多数癌症死亡的罪魁祸首。目前,癌症的治疗方法主要集中在化学疗法、放射疗法、手术疗法,然

2、而,这些方法都有一定的局限性,例如：化疗药物有较大的毒副作用,病人不宜长时间地接受治疗,往往最终使癌症治疗失败；而手术治疗一般具有较大的组织创伤,且手术的风险很大。因此,使用非侵入性的手段,特异性的杀死肿瘤组织而对正常组织没有伤害,是一个亟待解决的科学难题。近年来,随着科学技术的发展,与纳米材料结合的物理治疗肿瘤的方法-光热疗逐渐进入了科学家的视野。这种治疗方法是利用纳米材料将吸收的光电能转换成热能,用来加热病灶部位,杀死肿瘤细胞。这些纳米材料包括Au@SiO2纳米核壳粒子,金纳米棒(goldnanorod)等。Au@SiO2纳米核壳

3、粒子是一种球状的纳米材料(goldnanoshells,GNs),由薄的金壳和绝缘体二氧化硅核组成,粒径一般在100-200nm之间。自从1998年美国莱斯大学的Halas小组首次合成纳米核壳材料后,由于其独特的光学可调性引起了人们的广泛关注。调节纳米核壳材料核直径与壳厚度比值(简称核壳比),可将其最大吸收峰和最大消光系数控制在近红外光区(700-1100nm)。由于生物体组织的“水窗效应”,近红外光可以较好的穿透皮肤组织,而不被皮肤和血液吸收,从而到达组织较深的部位,同时不会伤害正常组织。因此生物医学应用上,利用近红外激光作为一种非

4、侵入性光源来进行光热治疗是理想的选择。在近红外激光照射下,GNs可以有效地将吸收的光能转化成热能,并且其核壳结构能在43-63℃稳定存在。因此,作为一种新型的热疗试剂,GNs在肿瘤的治疗上具有很大的潜力。此外,GNs在生物和医学领域还有其它的应用,例如：细胞成像、医学诊断试剂和药物载体等。在GNs的生物应用中,通过增强渗透与保留效应(EPR)使纳米材料被动靶向到肿瘤组织是常用的一种靶向方式,但是仅仅通过此种被动靶向方式,很难达到理想的治疗效果。此外,尽管传统的化学疗法在肿瘤的临床治疗取得了显著的成效,但是常常发现抗癌药物(如阿霉素等)

5、在临床应用中,只有小部分药物能够到达肿瘤部位,其它的则分散到了全身各处,这导致了对正常组织不可预料的伤害。本论文首先对Au@SiO2纳米核壳材料(GNs)在癌症光热疗法中的应用、研究现状进行了总结(第一章)。接着制备了在近红外区约800nm处有最大吸收峰的纳米核壳材料,详细研究了合成过程中影响其光学性质的因素及其生长机理(第二章)。在此基础上,通过对GNs的表面修饰继续合成一系列新型纳米核壳复合材料(DMSA@GNs,mPEG@GNs,A54@GNs,Dox@GNs),通过紫外分光光度计、透射电子显微镜(TEM)、动态光散射(DLS)

6、等手段对合成的纳米粒子进行了表征,并对其粒子稳定性、光学性质和生物相容性进行了研究。接着研究了DMSA@GNs被细胞吞噬的性能(第三章)。纳米材料的疗效与其血液循环时间和进入肿瘤组织的量有着直接的关系,论文接着对纳米核壳材料表面进一步化学修饰,引入生物兼容性高分子聚乙二醇(PEG)和肝癌特异性粘附肽(第四章和第五章)。引入PEG以期延长纳米粒子的血液循环时间,引入肝癌特异性粘附肽(A54,AGKGTPSLETTP)以增强纳米核壳材料对肝癌细胞的主动靶向性。体外实验中对合成的纳米核壳材料的细胞吞噬、肝癌靶向性及热疗效性进行了研究。最后,

7、在核壳纳米材料上进一步引入抗癌药物阿霉素(Dox),研究了光热疗法与化疗相结合在肝癌治疗方面的可能性(第六章)。实验证明这些纳米复合材料具有优良光学性能,能较好的吸收近红外光杀死肝癌细胞,并有增强化疗效果的作用,在肝癌的治疗中具有巨大的潜在应用价值。【关键词】：纳米复合材料制备近红外光肝癌光热治疗【学位授予单位】：华东师范大学【学位级别】：博士【学位授予年份】：2011【分类号】：TB383.1【目录】：摘要6-8Abstract8-14第一章绪论14-401.1肿瘤热疗与纳米技术14-201.1.1肿瘤热疗的机理14-151.1.2

8、热疗与纳米材料15-191.1.3热疗和化疗19-201.2Au@SiO_2纳米材料的制备及其在生物医学上的应用20-291.2.1Au@SiO_2纳米核壳材料制备方法20-221.2.2Au@SiO_2纳米核壳材料的光