近红外光介导的石墨烯基复合药物的构建及其抗癌效应研究

发布时间：2017-07-06 11:09

  本文关键词：近红外光介导的石墨烯基复合药物的构建及其抗癌效应研究

  更多相关文章： 光热治疗 光动力治疗 氧化石墨烯 近红外光 协同治疗

【摘要】：传统的癌症治疗方法存在诸多不足,开发一种新的非传统高效治疗方法迫在眉睫。光热治疗(Photothemal therapy,PTT)与光动力治疗(Photodynamic therapy,PDT)是分别基于光热效应和光化学反应的两种新型癌症疗法,以选择性、微创性和高效性著称;尤其是近红外光(Near-infrared light,NIR)介导的PTT与PDT,因NIR的生物组织吸收少、穿透力强而备受关注。另一方面,纳米氧化石墨烯(Graphene Oxide,GO)以其优异的物理化学性质,如良好的生物相容性,巨大的表面积,丰富的含氧基团,易于修饰和功能化等优点,在生物医学领域显示诱人的应用前景。因此,研究NIR响应的基于GO的纳米复合药物,用于PTT与PDT联合高效非侵袭性治疗,必将成为一种新颖的癌症治疗策略,具有重要的研究意义和应用前景。本课题以GO为载体,通过水热法合成NIR响应的GO-CuS纳米复合物,并利用两亲性聚合物二硬脂酰磷脂酰聚乙二醇(mPEG-DSPE)进一步稳定GO-CuS纳米复合物;透射电镜、原子力显微镜、热重分析、X-射线衍射、能谱分析及紫外可见近红外吸收光谱等表征结果显示CuS NPs较均匀的分散在GO上,粒径约15nm,主要为六面体晶体结构;PEG/GO-CuS的厚度约为30-40nm;与GO相比PEG/GO-CuS在近红外区具有更强烈的吸收,在940nm激光照射下具有显著的光热转换效应。进一步PEG/GO-CuS能够通过?-?作用力高效地负载近红外光敏剂吲哚菁绿(ICG),载药率可达到180%;ICG负载后荧光发生淬灭,但在808nm近红外激光照射下,复合药物PEG/GO-CuS/ICG仍然能够有效地产生单线态氧。借助于ICG本身荧光,通过共聚焦显微镜发现PEG/GO-CuS/ICG能够快速有效的跨过细胞膜进入细胞,该跨膜方式主要为非能量依赖的被动扩散,进入细胞后主要分布于细胞线粒体内。体外生物实验研究表明,在一定浓度范围内复合药物对乳腺癌细胞MCF-7没有明显影响;在940nm、808nm激光照射下PEG/GO-CuS/ICG对MCF-7细胞显示了明显的PTT、PDT抗癌活性,与单独的PTT、PDT相比,联合使用两种波长激光处理MCF-7后,具有显著的协同杀细胞作用。本课题研究表明该复合纳米药物PEG/GO-CuS/ICG制备容易,稳定性高,具有较高的NIR光热效应,能有效产生单线态氧,在NIR介导的肿瘤PTT和PDT协同治疗中具有潜在的应用价值,为肿瘤的治疗提供一种新的方法。
【关键词】：光热治疗 光动力治疗 氧化石墨烯 近红外光 协同治疗
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R943;R96
【目录】：

• 摘要5-6
• abstract6-13
• 第一章 绪论13-20
• 1.1 光热治疗13-14
• 1.2 光动力治疗14-16
• 1.3 氧化石墨烯16-17
• 1.4 硫化铜纳米粒子17
• 1.5 吲哚菁绿17-18
• 1.6 本课题的研究思路18-20
• 第二章 PEG/GO-CuS/ICG复合纳米药物的合成与表征20-35
• 2.1 引言20
• 2.2 实验材料20-21
• 2.2.1 主要试剂20
• 2.2.2 主要溶液的配制20-21
• 2.2.3 主要仪器和设备21
• 2.3 实验方法21-25
• 2.3.1 氧化石墨烯的预处理21-22
• 2.3.2 PEG/GO-CuS的制备22
• 2.3.3 PEG/GO-CuS负载光敏剂吲哚菁绿22
• 2.3.4 PEG/GO-CuS的表征22-23
• 2.3.4.1 高分辨透射电镜表征22-23
• 2.3.4.2 原子力显微镜表征23
• 2.3.4.3 光谱学性质表征23
• 2.3.4.4 能谱元素及X射线衍射分析23
• 2.3.4.5 热重分析23
• 2.3.5 PEG/GO-CuS/ICG的表征23-25
• 2.3.5.1 光谱学性质23-24
• 2.3.5.2 ICG的载药量与包封率的测定24
• 2.3.5.3 表面Zeta电位检测24
• 2.3.5.4 复合药物的稳定性试验24-25
• 2.4 实验结果与讨论25-34
• 2.4.1 PEG/GO-CuS的表征25-29
• 2.4.1.1 PEG/GO-CuS的形貌表征25-27
• 2.4.1.2 PEG/GO-CuS的紫外-可见-近红外吸收光谱表征27
• 2.4.1.3 GO-CuS的能谱分析及X射线衍射光谱分析27-29
• 2.4.1.4 PEG的热重和稳定性分析29
• 2.4.2 PEG/GO-CuS/ICG的表征29-34
• 2.4.2.1 紫外吸收光谱与荧光发射光谱表征PEG/GO-CuS/ICG29-31
• 2.4.2.2 ICG载药量与包封率的测定31-32
• 2.4.2.3 复合粒子的表面Zeta电位检测32
• 2.4.2.4 复合粒子的稳定性实验32-34
• 2.5 本章小结34-35
• 第三章 复合药物的光热转换效应和单线态氧测定35-42
• 3.1 引言35
• 3.2 实验材料35-36
• 3.2.1 主要试剂35
• 3.2.2 主要溶液的配制35
• 3.2.3 主要仪器和设备35-36
• 3.3 实验方法36-37
• 3.3.1 PEG/GO-CuS光热转换实验36
• 3.3.2 PEG/GO-CuS光稳定性实验36
• 3.3.3 PEG/GO-CuS/ICG的单线态氧产生实验36-37
• 3.4 实验结果与讨论37-41
• 3.4.1 PEG/GO-CuS的光热转换37-39
• 3.4.2 PEG/GO-CuS的光热稳定性39
• 3.4.3 PEG/GO-CuS/ICG的单线态氧产生39-41
• 3.5 本章小结41-42
• 第四章 PEG/GO-CuS/ICG的跨膜运输和亚细胞分布研究42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 实验材料42-43
• 4.2.1 主要试剂42
• 4.2.2 主要溶液的配制42-43
• 4.2.3 主要仪器和设备43
• 4.3 实验方法43-46
• 4.3.1 MCF-7 细胞的培养43-44
• 4.3.1.1 MCF-7 细胞的复苏43-44
• 4.3.1.2 MCF-7 细胞的消化传代与接板44
• 4.3.1.3 MCF-7 细胞的冻存保种44
• 4.3.2 纳米复合药物的跨细胞膜运输实验44-45
• 4.3.3 纳米复合药物在细胞内的亚细胞分布实验45
• 4.3.4 纳米复合药物的跨膜运输机制研究45-46
• 4.4 实验结果与讨论46-51
• 4.4.1 PEG/GO-CuS/ICG复合药物的跨细胞膜运输46-48
• 4.4.2 PEG/GO-CuS/ICG在细胞内的亚细胞分布48-49
• 4.4.3 PEG/GO-CuS/ICG跨膜运输的机制49-51
• 4.5 本章小结51-52
• 第五章 PEG/GO-CuS/ICG复合药物在体外光热协同光动力治疗效应研究52-65
• 5.1 引言52
• 5.2 实验材料52-53
• 5.2.1 主要试剂52
• 5.2.2 主要溶液的配制52-53
• 5.2.3 主要仪器和设备53
• 5.3 实验方法53-57
• 5.3.1 MCF-7 细胞的培养53-54
• 5.3.2 复合药物的细胞毒性实验54
• 5.3.3 复合药物对癌细胞的体外PTT、PDT及其协同抗癌效应研究54-56
• 5.3.3.1 不同浓度下粒子的体外PTT效应54-55
• 5.3.3.2 不同激光功率密度下复合药物的体外PTT效应55
• 5.3.3.3 不同激光功率密度下复合药物的体外PDT效应55
• 5.3.3.4 复合药物的体外PTT协同PDT的抗肿瘤效应分析55-56
• 5.3.3.5 Calcein AM/PI双染色法检测协同抗肿瘤效应56
• 5.3.4 细胞内活性氧检测56-57
• 5.4 实验结果与讨论57-64
• 5.4.1 复合药物的细胞毒性57
• 5.4.2 复合药物的体外PTT效应57-59
• 5.4.3 复合药物的体外PDT效应59-60
• 5.4.4 复合药物的体外PTT与PDT的协同效应60-62
• 5.4.5 细胞内单线态氧检测62-64
• 5.5 本章小结64-65
• 第六章 总结和展望65-66
• 6.1 全文总结65
• 6.2 展望65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-71
• 攻读硕士学位期间取得的成果71-72

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