隨著納米技術(shù)在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的不斷發(fā)展,納米材料的開(kāi)發(fā)以及其生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用受到廣泛關(guān)注。四氧化三鐵納米顆粒具備良好的生物相容性和獨(dú)特的磁學(xué)性質(zhì),在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用,如用作磁共振成像造影劑,磁熱療劑等。然而,當(dāng)前生物醫(yī)用磁性氧化鐵納米顆粒存在的低效磁熱療導(dǎo)致以其開(kāi)發(fā)的納米熱療劑在惡性腫瘤的治療中不能滿(mǎn)足臨床需求。本論文設(shè)計(jì)制備了線粒體靶向的四氧化三鐵納米顆粒,在尺寸可控合成、表面修飾優(yōu)化以及磁熱療應(yīng)用方面等展開(kāi)了研究,為構(gòu)建高效磁熱療劑提供理論和方法基礎(chǔ)。本論文的主要研究?jī)?nèi)容分為以下幾個(gè)部分:(1)利用高溫有機(jī)熱分解法合成了單分散的超順磁性四氧化三鐵納米顆粒,并通過(guò)配體交換的策略對(duì)納米顆粒進(jìn)行表面改性,實(shí)現(xiàn)油相四氧化三鐵納米顆粒到水相四氧化三鐵納米顆粒的轉(zhuǎn)換。TEM結(jié)果表明合成的顆粒尺寸約為7 nm。XRD結(jié)果顯示合成的Fe_3O_4納米顆粒具有良好的結(jié)晶性。DLS結(jié)果表明水相四氧化三鐵納米顆粒的水動(dòng)力學(xué)直徑約為12 nm。VSM結(jié)果表明油相四氧化三鐵的飽和磁化強(qiáng)度值約為58 emu/g,并且呈現(xiàn)超順磁性。(2)設(shè)計(jì)制備了線粒體靶向的四氧化三鐵納米顆粒用于高效腫瘤磁熱療。并且利用FTIR和XPS對(duì)線粒體靶向四氧化三鐵納米顆粒的表面修飾進(jìn)行表征。FTIR結(jié)果表明線粒體靶向的四氧化三鐵納米顆粒樣品中具有酰胺鍵(1637和1560 cm~(-1))以及三苯基膦的特征吸收峰。XPS結(jié)構(gòu)表明其樣品中含有Fe、O、C、N和P元素,說(shuō)明三苯基膦與四氧化三鐵的結(jié)合。磁熱升溫曲線結(jié)果表明:濃度為0.34 mg Fe/mL的顆粒在磁場(chǎng)下作用10 min(300 KHz,30A)溫度上升了約13℃,說(shuō)明線粒體靶向的四氧化三鐵納米顆粒具有良好的磁熱轉(zhuǎn)換效率。(3)針對(duì)納米顆粒在生物應(yīng)用中的潛在毒性問(wèn)題,本研究探索了線粒體靶向四氧化三鐵納米顆粒的細(xì)胞毒性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,在顆粒濃度為100μg Fe/mL時(shí),將其與肝癌細(xì)胞HepG2共培養(yǎng)24 h,細(xì)胞的存活率仍然能達(dá)到80%以上,說(shuō)明其具有良好的生物相容性。進(jìn)一步的研究了不同共培養(yǎng)時(shí)間對(duì)納米顆粒吞噬量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,隨著共培養(yǎng)時(shí)間的增大,胞內(nèi)顆粒的含量也會(huì)逐漸上升。在0-10 h的共培養(yǎng)過(guò)程中,細(xì)胞對(duì)Fe_3O_4的吸收量逐漸增大;在10 h之后吸收量緩慢上升并在24 h左右接近最大吸收。并且用生物電鏡觀察到線粒體靶向四氧化三鐵納米顆粒在細(xì)胞中的定位,Bio-TEM結(jié)果表明其在線粒體中有大量分布,證實(shí)其具備線粒體靶向的功能,為后期體外磁熱療應(yīng)用打下基礎(chǔ)。(4)將線粒體靶向四氧化三鐵納米顆粒應(yīng)用于磁熱研究,并用CCK-8試劑檢測(cè)細(xì)胞的活性,結(jié)果表明在磁場(chǎng)作用下線粒體靶向的四氧化三鐵納米顆粒(100μg/mL)能顯著殺死癌細(xì)胞,在磁場(chǎng)下作用十分鐘后細(xì)胞存活率降到25%左右。因此,線粒體靶向的四氧化三鐵納米顆�？梢宰鳛楦咝Т艧岑焺⿷�(yīng)用于腫瘤治療,并且該策略可為高效磁熱療劑的開(kāi)發(fā)提供新的思路。(5)通過(guò)采用一種簡(jiǎn)單的懸滴方式培養(yǎng)了毫米級(jí)肝癌類(lèi)器官,在懸滴中混合培養(yǎng)3T3細(xì)胞和HepG2細(xì)胞能形成一種分層結(jié)構(gòu)的三維組織。3T3細(xì)胞分布在三維組織外圈,形成一個(gè)致密的外殼。這種三維組織能更真實(shí)的模擬體內(nèi)實(shí)體腫瘤,并探究了其對(duì)四氧化三鐵納米顆粒的吞噬量以及用四氧化三鐵納米顆粒對(duì)其進(jìn)行磁熱處理。結(jié)果表明,與單層HepG2細(xì)胞的吞噬結(jié)果相比,四氧化三鐵納米顆粒在肝癌類(lèi)器官中的內(nèi)吞量有所減少;并且對(duì)比磁熱治療效果,磁熱致死率也有所降低。因此,類(lèi)器官可以模擬腫瘤結(jié)構(gòu)用于磁熱療等生物應(yīng)用。
【學(xué)位單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類(lèi)】：TB383.1;O614.811;R454
【部分圖文】：

他們先通過(guò)改變材料的尺寸和組分發(fā)現(xiàn)：對(duì)于 Fe3O4顆粒，當(dāng)顆粒尺寸從 9、12 到 15n增大時(shí)，其 SLP 值分別變化為 152、349 和 333W/g。同樣的對(duì)于 MnFe2O4顆粒，在 15時(shí)具有最大 SLP 值 411 W/g；對(duì)于 CoFe2O4顆粒，在 9nm 時(shí)具有最大 SLP 值 443 W通過(guò)調(diào)節(jié)磁性顆粒的尺寸和組分均沒(méi)有一個(gè)大幅度的 SLP 值提高，說(shuō)明尺寸和組分應(yīng)已經(jīng)難以進(jìn)一步提高 SLP 值。因此設(shè)計(jì)了一種核-殼結(jié)構(gòu)的納米顆粒，用硬磁性材作為核（CoFe2O4），軟磁性材料為殼（MnFe2O4），通過(guò)界面軟硬核的交換耦合，實(shí)現(xiàn)幅度提高 SLP 值。另外，新型的渦旋磁結(jié)構(gòu)的磁性納米環(huán)也被用作腫瘤磁熱療的高效熱療劑。Fan 課題組報(bào)道了一種渦旋磁氧化鐵納米環(huán)溶膠作為腫瘤磁熱療介質(zhì)[28]，如（1-1）所示。Fe3O4納米環(huán)具有獨(dú)特磁疇結(jié)構(gòu)-磁化閉合分布，并且剩磁和矯頑力都非低，因此可以降低偶極-偶極相互作用并形成穩(wěn)定磁溶膠。Fe3O4納米環(huán)兼具了超順磁化鐵納米顆粒的優(yōu)點(diǎn)，除此之外，相比于超順磁氧化鐵納米顆粒還具有更高的飽和磁強(qiáng)度值和更大的磁滯回線面積。將其應(yīng)用于小鼠腫瘤磁熱療中，發(fā)現(xiàn)腫瘤完全消除并復(fù)發(fā)，說(shuō)明其在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用展示了良好的應(yīng)用前景。

西北大學(xué)碩士學(xué)位論文1.3 超順磁 Fe3O4納米顆粒概述1.3.1 超順磁 Fe3O4納米顆粒磁學(xué)特性體相四氧化三鐵是鐵磁性材料。當(dāng)四氧化三鐵顆粒的尺寸不斷減小到某一臨界尺時(shí)，其本身的磁晶各向異性能(KV)與環(huán)境熱擾動(dòng)(KT)接近，導(dǎo)致其磁距方向隨機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)我 們 把 具 有 這 種 特 性 的 納 米 尺 寸 氧 化 鐵 顆 粒 稱(chēng) 為 超 順 磁 氧 化 鐵 納 米 顆（superparamagneticironoxidenanoparticles，SPIONs）。超順磁氧化鐵納米顆粒其磁化線沒(méi)有磁滯現(xiàn)象[29]。如圖 1-2 表明，SPIONs 的磁滯回線通常是“S”形，且磁滯回線合的面積趨于零。

緒論思想與研究?jī)?nèi)容題從開(kāi)發(fā)高效磁熱療角度出發(fā)，以四氧化三鐵納米顆粒為磁熱療劑，表面修分子賦予其線粒體靶向功能。在與細(xì)胞共培養(yǎng)后，納米顆粒進(jìn)入細(xì)胞并達(dá)到，在外加交變磁場(chǎng)作用下納米顆粒感應(yīng)產(chǎn)熱并實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞的殺傷。并以類(lèi)器官模擬體內(nèi)腫瘤，研究了肝癌類(lèi)器官的結(jié)構(gòu)組成、對(duì)納米顆粒的內(nèi)吞以對(duì)肝癌類(lèi)器官的磁熱療效果。從以下四個(gè)方面開(kāi)展研究，實(shí)驗(yàn)技術(shù)路線圖如下（圖 1-5）：

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1 王丹;劉傳勇;龍s

本文編號(hào)：2808769