本文關(guān)鍵詞：光熱轉(zhuǎn)換納米粒子的制備及癌癥診療研究

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【摘要】：光熱治療是一種新興癌癥治療技術(shù),借助光熱轉(zhuǎn)換材料將光能高效轉(zhuǎn)化為熱能,使局部組織快速升溫來(lái)殺死癌細(xì)胞。該治療技術(shù)具有非侵入性、定點(diǎn)消融和操作簡(jiǎn)便的優(yōu)點(diǎn),有望代替手術(shù)切除來(lái)實(shí)現(xiàn)腫瘤消融。光熱治療前,需要聯(lián)合醫(yī)學(xué)影像技術(shù)對(duì)腫瘤進(jìn)行鑒定和定位;治療過(guò)程中,需要借助醫(yī)學(xué)影像實(shí)時(shí)評(píng)估治療效果;治療結(jié)束后,同樣需要進(jìn)行影像診斷以確定病人是否完全康復(fù)。通過(guò)將具有診斷功能的造影劑引入到光熱轉(zhuǎn)換制劑中,開(kāi)發(fā)集影像診斷和光熱治療為一體的納米診療制劑將有望減少病人服藥次數(shù),提高癌癥的診斷和治療效率。盡管金、硫化銅和碳等無(wú)機(jī)納米材料以及聚苯胺、聚吡咯和卟啉脂質(zhì)體等有機(jī)納米材料,均被認(rèn)為能在癌癥的診斷和光熱治療過(guò)程中發(fā)揮重要的作用,但目前大部分處于實(shí)驗(yàn)室研究階段的光熱轉(zhuǎn)換納米材料存在生物相容性差、不可降解和制備工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)。因此,本研究以開(kāi)發(fā)高生物相容性的納米材料為目標(biāo),針對(duì)性設(shè)計(jì)和制備了三種新型癌癥診療用納米制劑,在腫瘤的診斷和治療方面具有很大的應(yīng)用前景。為克服碳材料天然疏水和需表面修飾的缺點(diǎn),本研究采用葡萄糖水熱法制備了平均粒徑為60 nm的碳納米球(CNSs)。相比于石墨烯和碳納米管等碳材料在生物醫(yī)用前,需要進(jìn)行氧化處理或修飾親水性生物分子來(lái)增強(qiáng)其在水環(huán)境中的分散性,CNSs具有原生的高生物相容性,這是由于水熱過(guò)程中其表面會(huì)形成大量的親水基團(tuán)。此外,CNSs的碳化核心擁有碳材料強(qiáng)近紅外吸收特性,具有顯著的光熱效應(yīng),光熱轉(zhuǎn)化效率為35.1%。在近紅外激光輔助下,能通過(guò)光熱作用殺死高達(dá)85%的癌細(xì)胞;體內(nèi)光聲成像實(shí)驗(yàn)則表明,注射12 h后,腫瘤區(qū)域的光聲信號(hào)達(dá)到注射前的2.5倍,具有顯著的光聲造影效果。因此,以葡萄糖為前驅(qū)體的CNSs可作為高生物相容性的新型診療制劑用于腫瘤的光聲成像和光熱治療。為避免碳納米球等無(wú)機(jī)材料由于不可降解而可能長(zhǎng)期滯留體內(nèi)引起潛在的毒性風(fēng)險(xiǎn),本研究選擇具有內(nèi)在螯合Mn~(2+)離子的特性的聚多巴胺,設(shè)計(jì)和制備了聚乙二醇修飾的螯合Mn~(2+)離子的聚多巴胺(PMPDA)納米粒子,并評(píng)價(jià)了其同時(shí)用于磁共振造影和光熱治療的診療效果。聚多巴胺由多巴胺單體在堿性環(huán)境中聚合得到,具有與人體黑色素類(lèi)似的組成和結(jié)構(gòu),因此在臨床前研究中表現(xiàn)出了非常好的生物相容性。研究發(fā)現(xiàn)其縱向弛豫率達(dá)到了6.55m M-1s-1,高于商業(yè)化的Gd-DTPA(Gadolinium-diethylenetriaminepentaacetic acid)。與大多數(shù)磁共振引導(dǎo)的光熱治療的診療制劑相比,PMPDA納米粒子的制備過(guò)程簡(jiǎn)單,無(wú)需引入外在的螯合劑來(lái)螯合順磁性金屬離子,降低了外在螯合劑可能帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。且由于使用的造影成分為Mn~(2+),也不會(huì)有引起腎源性系統(tǒng)纖維化的風(fēng)險(xiǎn)。因此,這種集磁共振成像和光熱治療為一體的高生物相容性診療制劑具有非常好的應(yīng)用前景。針對(duì)聚多巴胺等化學(xué)合成的材料在最終應(yīng)用到臨床領(lǐng)域前,還需進(jìn)行詳細(xì)的代謝機(jī)理研究和漫長(zhǎng)的毒性評(píng)價(jià)的不足,本研究以由動(dòng)植物遺體經(jīng)微生物降解得到的天然腐植酸鈉為研究對(duì)象,探討了其作為一種新型診療制劑同時(shí)用于光聲成像和光熱治療的可能性。研究發(fā)現(xiàn)腐殖酸鈉具有顯著的光熱效應(yīng),光熱轉(zhuǎn)化效率高達(dá)66.2%。體內(nèi)和體外的光聲成像結(jié)果表明腐殖酸鈉具有優(yōu)秀的光聲造影能力,經(jīng)小鼠尾部靜脈注射腐殖酸鈉2 h后,腫瘤區(qū)域的光聲信號(hào)強(qiáng)度能到達(dá)原來(lái)的2.15倍;進(jìn)一步向瘤內(nèi)注射腐殖酸鈉,在激光輔助下成功實(shí)現(xiàn)了腫瘤的熱消融,在20天內(nèi)未見(jiàn)腫瘤復(fù)發(fā),治愈率到達(dá)100%。隨后的MTT細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)、血清生化檢查和組織切片進(jìn)一步證實(shí)了其優(yōu)異的生物相容性。作為一種新型光熱型診療制劑,腐殖酸鈉具有重大的臨床應(yīng)用潛力。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：R73-3;TB383.1

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前1條

1 柯亨特;集癌癥成像與光熱治療于一體的多功能微膠囊的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：1259043