發(fā)布時(shí)間：2020-10-24 23:57

　　 納米技術(shù)在生物領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用推動了納米生物科技的發(fā)展,而納米藥物載體是納米生物技術(shù)研究的重點(diǎn)。目前報(bào)道中最常見的納米藥物載體合成方法是自組裝合成,其作為一種自下而上的合成方法已被廣泛應(yīng)用于制備具有特殊光、電、磁、催化和生物性能的新型功能材料。本論文主要利用生物相容性的聚合物與后修飾的聚合物為組裝片段,利用自組裝方法制備一系列新型納米藥物載體。通過改變反應(yīng)條件或聚合物分子量來調(diào)節(jié)納米藥物載體的性質(zhì)(包括尺寸、溶解性和熒光強(qiáng)度等),并將納米藥物載體應(yīng)用于生命分析、生物成像和低濃度物質(zhì)的檢測等領(lǐng)域,本論文主要包含以下三個(gè)方面的工作:(1)共價(jià)有機(jī)框架(COFs)因其優(yōu)越的生物相容性和結(jié)構(gòu)多樣性特點(diǎn)在藥物載體方面有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。然而,基于COFs的藥物遞送系統(tǒng)仍處于萌芽階段,尤其是COFs材料在體內(nèi)的研究至今仍沒有相關(guān)報(bào)道。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn),我們首次利用簡單的自組裝方法將COFs載體和聚合物組裝在一起,合成了一系列水分散聚合物-COFs載體,并對其在體外和體內(nèi)的藥物傳遞行為進(jìn)行了深入的研究。結(jié)果表明,組裝后的復(fù)合材料具有類似膠束狀的結(jié)構(gòu),其中氨基功能穩(wěn)定的COF-1(APTES-COF-1)作為疏水性的內(nèi)核,兩親性聚合物(PEG-CCM)中PEG作為親水部分,末端姜黃素(CCM)作為疏水尾部用于誘捕抗癌藥物阿霉素(DOX),藥物可以同時(shí)滲透到APTES-COF-1孔道內(nèi)。在細(xì)胞內(nèi),一旦PEG-CCM發(fā)生脫落,DOX藥物自發(fā)釋放。值得注意的是,自組裝后的載體(PEG-CCM@APTES-COF-1)在固態(tài)和溶液中都表現(xiàn)出強(qiáng)的熒光特性,在細(xì)胞攝取和DOX釋放時(shí),其實(shí)時(shí)熒光被用來追蹤C(jī)OFs復(fù)合材料。熒光跟蹤實(shí)驗(yàn)表明,在靜脈注射后,載體PEG-CCM@APTES-COF-1在腫瘤組織中可以有效積累。與游離的DOX藥物相比,DOX負(fù)載的PEG-CCM@APTES-COF-1納米載體顯示了增強(qiáng)腫瘤抑制作用。我們的研究展示了一種新型的水分散PEG-CCM@APTES-COF-1納米復(fù)合材料作為藥物遞送的智能載體,具有顯著的抗癌療效。據(jù)我們所知,這是第一個(gè)關(guān)于用簡單自組裝方法制備單功能PEG-CCM@APTES-COF-1藥物傳遞納米載體用于治療的研究。更有趣的是,其中納米藥物載體PEG350-CCM@APTES-COF-1可以進(jìn)入腦部,并且在腦靶向測試中的具體作用已經(jīng)被闡明,目前正在進(jìn)行進(jìn)一步的研究。(2)光熱療法和光動力療法(PTT/PDT)的聯(lián)合治療優(yōu)于單獨(dú)PDT治療。為了提高安全性和治療效果,我們設(shè)計(jì)了一種新型的,具有成本優(yōu)勢的治療策略,用于協(xié)同PDT/PTT治療。通過自組裝殼聚糖(CS)和氧化鐵納米顆粒(IONPs)形成納米纖維,然后利用殼聚糖表面的氨基與聚乙二醇化三苯基膦(PEG-TPP)末端的羧基進(jìn)行酰胺化反應(yīng),后處理形成納米藥物載體,通過負(fù)載亞甲基藍(lán)(MB)光敏劑,形成負(fù)載有MB的載藥納米纖維(TPP-PEG-CS@IONPs),然后用638 nm激光照射納米纖維可以同時(shí)產(chǎn)生熱量和單線態(tài)氧,從而通過其光敏性質(zhì)在體外和體內(nèi)破壞癌細(xì)胞。當(dāng)模型抗癌藥物阿霉素(DOX · HC1)和染料木素(Ge)被裝入這些具有高藥物負(fù)載能力(35%,wt/wt)的納米纖維表面時(shí),其可在低pH值下可以迅速釋放。此外,MB負(fù)載的納米纖維可以在腫瘤細(xì)胞內(nèi)有效地內(nèi)化,從而在細(xì)胞內(nèi)釋放MB以改善光動態(tài)癌癥治療。同時(shí)IONPs可以將光輻射轉(zhuǎn)化為熱能,從而對腫瘤細(xì)胞或組織造成局部損傷。自組裝的納米纖維具有優(yōu)越的生物相容性、良好的光穩(wěn)定性,并在激光照射下增強(qiáng)了活性氧(ROS)的生成,從而促進(jìn)了光熱性能。此外,在尾靜脈注射后,使用MB負(fù)載的納米纖維能顯著抑制腫瘤的生長。綜合以上結(jié)果,MB負(fù)載的納米纖維具有靶向和PDT/PTT雙治療作用,用于腫瘤的診斷和治療,具有低的細(xì)胞毒性和可忽略的體內(nèi)毒性。(3)探索基于常規(guī)檢測原理,同時(shí)兼顧高靈敏、低成本、多尺度的刺激響應(yīng)分解-自組裝原位檢測物富集方法,具有重要的科學(xué)意義和廣泛的應(yīng)用前景。我們通過苯基硼酸改性的染料木素交聯(lián)劑(Ge-di(HMPBA-pin))和聚乙二醇1000維生素E琥珀酸酯(TPGS)的簡單自組裝合成了精細(xì)和超長(2 μm)的雜化聚合物納米棒(NRs)。獲得的NRs呈現(xiàn)定量和靈敏的H2O2比色檢測,對于不同的基質(zhì)材料具有顯著不同的檢測限。更重要的是,H202的存在使得HMPBA-pin-SA中硼酸鹽部分的氧化脫硼引發(fā)聚合物NRs組裝體的二級結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯的形態(tài)轉(zhuǎn)變,同時(shí)它自發(fā)地誘導(dǎo)金屬納米顆粒(AuNPs)、金納米棒(Au NRs)、量子點(diǎn)(MoS2 QDs)、金屬離子(Cu2+)、蛋白質(zhì)(ferritin)和四苯乙烯(TPE)分子的聚集,產(chǎn)生劇烈的刺激-觸發(fā)開/關(guān)切換和體外比色轉(zhuǎn)換。這項(xiàng)研究首次展示了二次結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)聚集的顯著優(yōu)勢,并揭示了通過交替觸發(fā)特定的、犧牲聚集的建筑部分來設(shè)計(jì)大量其他傳感系統(tǒng)的巨大潛力。
【學(xué)位單位】：南京大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類】：TB381;TQ460.1
【文章目錄】：
中文摘要
Abstract
第一章 緒論
    1. 前言
    2. 生物響應(yīng)材料簡介
        2.1 生物響應(yīng)材料的發(fā)展趨勢及含義
        2.2 新型高效生物響應(yīng)材料輸送的機(jī)理
            2.2.1 生物響應(yīng)材料與細(xì)胞內(nèi)蛋白相互作用
            2.2.2 血液循環(huán)
            2.2.3 滲透入TME
            2.2.4 腫瘤穿透
            2.2.5 細(xì)胞吸收和胞內(nèi)運(yùn)輸
            2.2.6 可控藥物釋放
        2.3 新型高效智能生物響應(yīng)材料
            2.3.1 有機(jī)多孔材料
            2.3.2 聚合物高級自組裝形貌轉(zhuǎn)變響應(yīng)釋放藥物
            2.3.3 仿生納米響應(yīng)載體引導(dǎo)光動力治療癌癥
            2.3.4 響應(yīng)智能釋藥凝膠
            2.3.5 原位自組裝新型響應(yīng)納米材料
            2.3.6 腦腫瘤近紅外二區(qū)聚集誘導(dǎo)發(fā)光響應(yīng)探針
    3. 新型高效智能生物響應(yīng)材料的制備
        3.1 生物響應(yīng)材料的制備方法
            3.1.1 自組裝法
            3.1.2 納米粒子表面改性法
        3.2 新型低維高效生物響應(yīng)材料的分類
            3.2.1 納米混合系統(tǒng)
            3.2.2 樹狀大分子
            3.2.3 納米囊泡
            3.2.4 納米凝膠
            3.2.5 有機(jī)框架材料
            3.2.6 非病毒納米載體
            3.2.7 納米膠囊
            3.2.8 納米片
            3.2.9 其它載體
    4. 新型高效智能生物響應(yīng)材料的應(yīng)用
        4.1 生物成像及生命標(biāo)記
            4.1.1 生物成像
            4.1.2 生命標(biāo)記
        4.2 分析檢測
            4.2.1 生物體內(nèi)H2S高效檢測
            4.2.2 腫瘤液體活檢
            4.2.3 生物標(biāo)志物檢測
            4.2.4 肝毒性檢測
            4.2.5 光學(xué)探針檢測
        4.3 催化
        4.4 其它應(yīng)用
    5. 新型高效生物響應(yīng)材料研究的挑戰(zhàn)與新機(jī)遇
    6. 本論文的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新之處
        6.1 主要研究內(nèi)容
        6.2 主要創(chuàng)新之處
    參考文獻(xiàn)
第二章 基于PEG修飾APTES-COF-1載藥體系的構(gòu)筑及其體內(nèi)給藥性能研究
    1. 前言
    2. 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1 原料
        2.2 合成部分
        2.3 產(chǎn)物分析與性質(zhì)表征
        2.4 體外HeLa細(xì)胞的攝取
        2.5 動物和腫瘤模型
        2.6 小鼠活體成像實(shí)驗(yàn)
        2.7 腦部組織熒光成像
    3. 結(jié)果與討論
        3.1 基于PEG-CCM@APTES-COF-1納米載體的制備和表征
        3.2 體外細(xì)胞吸收和抗腫瘤活性
        3.3 體內(nèi)腫瘤活性藥效評價(jià)
        3.4 活體熒光成像分析
        3.5 腦部熒光成像檢測分析
    4. 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第三章 自組裝多功能PEG-Chitosan/Iron Oxide納米復(fù)合纖維在增強(qiáng)腫瘤細(xì)胞攝取和體內(nèi)PDT/PTT癌癥治療的應(yīng)用
    1. 前言
    2. 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1 原料
        2.2 合成部分
        2.3 產(chǎn)物分析與性能表征
        2.4 體外細(xì)胞毒性
        2.5 細(xì)胞內(nèi)吞和激光照射下細(xì)胞活性氧（ROS）的測試
        2.6 MB-loaded NFs體內(nèi)光熱實(shí)驗(yàn)和激光轉(zhuǎn)換熱性能測試
        2.7 動物和腫瘤模型的建立
        2.8 免疫組織染色
    3. 結(jié)果與討論
        3.1 TPP-PEG-CS@IONPs NFs的制備及表征
        3.2 體外藥物釋放測試以及細(xì)胞毒性和細(xì)胞內(nèi)吞表征
        3.3 MB-Loaded NFs光動態(tài)治療（PDT）
        3.4 體內(nèi)抗腫瘤活性
        3.5 MB-loaded NFs的光熱性質(zhì)
        3.6 體內(nèi)熒光成像
        3.7 體外抗菌活性
    4. 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第四章 基于刺激-觸發(fā)開關(guān)誘導(dǎo)聚集的苯硼酸脂生物響應(yīng)材料的設(shè)計(jì)、制備與性能研究
    1. 前言
    2. 實(shí)驗(yàn)部分
        2.1 原料
        2.2 合成部分
        2.3 產(chǎn)物分析與性能表征
        2.4 熒光效率（QY）計(jì)算
        2.5 細(xì)胞毒性測試
        2.6 細(xì)胞成像實(shí)驗(yàn)
    3. 結(jié)果與討論
        3.1 Ge-di（HMPBA-pin）-TPGS產(chǎn)物的合成與表征
2O₂的響應(yīng)性誘導(dǎo)Au NPs富集'>        3.2 H₂O₂的響應(yīng)性誘導(dǎo)Au NPs富集
2O₂的響應(yīng)性誘導(dǎo)Au NRs富集'>        3.3 H₂O₂的響應(yīng)性誘導(dǎo)Au NRs富集
2O₂的響應(yīng)性誘導(dǎo)MoS₂ QDs富集'>        3.4 H₂O₂的響應(yīng)性誘導(dǎo)MoS₂ QDs富集
    4. 本章小結(jié)
    參考文獻(xiàn)
第五章 總結(jié)與展望
    1. 總結(jié)
    2. 展望
研究成果
致謝


本文編號：2855150