本文選題：透明質酸　切入點：轉鐵蛋白　出處：《天津醫(yī)科大學》2017年博士論文

【摘要】：第一部分簡單制備的具有內源性生物相容性的透明質酸和轉鐵蛋白共修飾的Fe_3O_4納米顆粒用于活體腫瘤雙靶向磁共振成像【目的】使用納米探針來診斷臨床惡性腫瘤需要滿足苛刻的診斷敏感性及生物安全性方面的要求。整合雙靶標修飾和選擇內源性元素及生物分子作為原始材料的策略在構建高靈敏度及良好生物相容性的納米平臺方面展現(xiàn)了巨大的潛能。為了實現(xiàn)上述設計策略,我們構建了一種基于內源性透明質酸分子(Hyaluronic acid,HA)和轉鐵蛋白分子(Transferrin,Tf)共修飾的具有良好生物相容性的雙靶向Fe_3O_4納米粒子用于活體腫瘤靶向磁共振成像。【方法】以HA同時作為模板和靶向分子,通過一步共沉淀的方法合成Fe_3O_4@HA納米顆粒,接著該納米顆粒又被進一步修飾了Tf,最終合成Fe_3O_4@HA@Tf納米顆粒并進行表征。通過細胞MTT實驗、活體生化分析、活體代謝及體重監(jiān)測來研究該納米探針的細胞毒性及活體毒性。采用細胞靶向封閉吞噬實驗及活體腫瘤模型核磁共振成像實驗來考察該納米探針的細胞及活體腫瘤靶向能力。【結果】該納米探針合成簡單、條件溫和,具有出色的磁共振T2加權對比成像的能力。MTT實驗、活體生化分析及體重監(jiān)測證明該納米探針具有較低的細胞毒性和活體毒性�；铙w代謝監(jiān)測證明了該納米探針具有明確的肝臟代謝途徑。細胞靶向封閉吞噬實驗及活體腫瘤模型核磁共振成像實驗展示了該納米探針出色的細胞靶向識別及活體腫瘤靶向成像能力。【結論】本研究發(fā)展了一種雙靶向的Fe_3O_4納米探針,該探針合成步驟簡單,擁有極佳的生物相容性和出色的腫瘤靶向核磁共振成像診斷功能,具備應用于臨床腫瘤診斷的巨大潛力。更重要的是,這種將雙靶標策略和生物內源性元素、分子整合的設計為構建高效、生物友好的腫瘤靶向診斷的納米平臺提供了新的思路。第二部分模仿藥物-底物相互作用:一種通用的構建多功能診療納米探針的新型仿生技術【目的】從古至今,仿生技術的發(fā)展為推動科技的進步做出了突出貢獻。生物醫(yī)學領域內也亟需一種普適性的仿生策略用來構建高效生物納米探針。通過模擬高錳酸鉀消毒過程,考察模仿藥物-底物相互作用這一仿生策略用于構建多功能腫瘤診療納米探針的可行性。【方法】通過模擬高錳酸鉀的消毒過程合成牛血清白蛋白(Bovine serum albumin,BSA)包覆的二氧化錳(MnO_2)納米顆粒,并對BSA-MnO_2納米顆粒進行一系列表征。通過細胞MTT、活體代謝、體重監(jiān)測、組織病理學切片觀察、生化指標分析綜合評估BSA-MnO_2納米顆粒的細胞毒性及活體毒性。通過正常小鼠和荷瘤小鼠的活體MR成像,分別考察BSA-MnO_2納米顆粒的腎臟成像以及腫瘤靶向成像能力。為了進一步拓展BSA-MnO_2納米平臺的多功能性,兩種FDA批準使用的藥物吲哚菁綠(Indocyanine green,ICG)和紫杉醇(Paclitaxel,PTX)被分別以簡單、節(jié)能的方法負載到BSA-MnO_2納米平臺,從而形成了兩種診療一體化的納米探針BSA-MnO_2-ICG(BMI)和BSA-MnO_2-PTX(BMP),分別用于MR成像引導下的腫瘤光熱治療與化療。為了進一步驗證模擬藥物-底物相互作用這一仿生策略用于構建多功能腫瘤診療探針的可行性,分別以轉鐵蛋白(Tf)和卵清白蛋白(Ovalbumin,OVA)和高錳酸鉀反應生成不同蛋白包覆的MnO_2納米顆粒,并進行表征和正�；铙wMR成像。【結果】所得BSA-MnO_2納米顆粒擁有小于10 nm的粒徑、出色的單分散性、良好的水溶性以及高達7.9 m M-1s-1的T1弛豫率。一系列毒性評估實驗表明該納米顆粒具有極佳的生物相容性�；铙wMR成像展示了BSA-MnO_2納米顆粒優(yōu)越的腎臟和腫瘤靶向MR成像能力�；贐SA-MnO_2納米平臺進一步拓展的BMI和BMP納米顆粒具有良好的腫瘤光熱治療以及化療能力。此外BMI納米顆粒的T1弛豫率高達70.6 m M-1s-1,而且其他雙親性小分子也能達到類似明顯提高T1弛豫率的效果。采用Tf和OVA同樣能合成具有較高T1弛豫率的MnO_2納米顆粒并能實現(xiàn)良好的活體MR成像效果�！窘Y論】通過模擬高錳酸鉀的消毒過程合成的納米顆粒不僅具有諸多優(yōu)良的化學特性和良好的腎臟以及腫瘤靶向MR成像能力,還能通過負載治療分子拓展成高效腫瘤靶向的診療試劑。另外本研究提出的模擬藥物-底物相互作用的合成策略可以推廣至許多其他生物活性分子,從而構建更多功能豐富的診療探針。第三部分抗原引導下合成的具有超高抗原負載率的OVA-ICG納米疫苗用于樹突狀細胞激活和示蹤以及成像引導下的光熱-免疫聯(lián)合抗腫瘤治療【目的】針對目前多功能腫瘤納米疫苗產量較低、抗原負載率有限、制備過程冗雜、結構和成分不確定以及潛在的系統(tǒng)毒性等不足,本研究提出了一種抗原引導下的納米疫苗合成策略并合成了一種具有光熱-免疫聯(lián)合治療功能的腫瘤納米疫苗�！痉椒ā坷寐亚灏椎鞍�(OVA)和吲哚菁綠(ICG)之間的疏水結合自組裝合成OVA-ICG納米疫苗,并對其進行一系列表征。通過細胞MTT、細胞吞噬、細胞因子檢測及流式細胞檢測分析OVA-ICG納米疫苗的細胞毒性以及對樹突狀細胞(DC)的免疫激活作用。通過光熱升溫以及腫瘤細胞光熱消融,考察OVA-ICG納米疫苗的體外光熱殺傷效果。將OVA-ICG納米疫苗應用于活體抗腫瘤治療,考察OVA-ICG納米疫苗的光熱-免疫協(xié)同治療效果。通過提前對小鼠皮下注射OVA-ICG納米疫苗,再接種腫瘤細胞,評估該納米疫苗的腫瘤預防效果。將經OVA-ICG納米疫苗標記的樹突狀細胞注射到小鼠皮下,觀察該納米疫苗的熒光免疫示蹤能力。【結果】OVA-ICG納米疫苗合成過程極其簡單,不添加任何有毒試劑,也不需要苛刻的反應條件。OVA-ICG納米疫苗中抗原負載率高達80.8%,并且具有出色的水溶液穩(wěn)定性、良好的可重復性以及可凍干保存的特點,便于實現(xiàn)大量生產以及長期存儲。該納米疫苗不僅能在體外有效激活樹突狀細胞并可以作為高效光熱材料殺傷黑色素瘤細胞,而且可以用于活體DC近紅外熒光示蹤以及光熱-免疫聯(lián)合殺傷腫瘤實體及殘存瘤塊。另外,OVA-ICG納米疫苗具有很好的腫瘤預防功能�！窘Y論】本次研究中,我們首次提出了這種抗原介導的納米疫苗的合成策略,而且OVA-ICG納米疫苗也是目前最簡單的基于免疫治療的多功能抗腫瘤試劑。更重要的是,這種步驟簡單、環(huán)境友好、不添加有毒試劑的疫苗合成方法為人們構建其他新型多功能抗腫瘤疫苗提供了新的思路,同時此類疫苗的高度可重復性也增加了將來的臨床轉化和大規(guī)模生產的可能性。
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【學位授予單位】：天津醫(yī)科大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R73-3;TB383.1

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本文編號：1706349