本文關(guān)鍵詞：溶膠凝膠氧化硅納米材料及其生物功能因子傳輸性能研究　出處：《浙江大學(xué)》2017年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 活性氧化硅 溶膠-凝膠 靜電紡絲 發(fā)光 藥物/蛋白傳遞 藥物釋放監(jiān)控 細(xì)胞吞噬

【摘要】：組織創(chuàng)傷和腫瘤等疾病嚴(yán)重影響著人們的身體健康和生活質(zhì)量。隨著生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展,用于各種疾病治療的生物功能因子被研制和應(yīng)用。但也同樣面臨一些挑戰(zhàn)和困難,蛋白類藥物穩(wěn)定性差、膜通透性差、生物半衰期短等缺點(diǎn)影響了蛋白質(zhì)功能因子的治療效果。臨床上使用的化療藥物分子溶解度低、選擇性差,在體內(nèi)一般呈全身分布,大大降低藥物的療效甚至是危害病人的身體健康。因此,設(shè)計能夠高效傳輸組織修復(fù)蛋白功能因子/腫瘤等疾病治療的功能藥物載體材料是解決上述問題的關(guān)鍵所在。較為理想的傳輸載體不僅要求其自身具有良好的生物相容性以及對生物功能因子有較高的負(fù)載率,而且能選擇性地將其作用于病變部位,并且能精確地控制釋放動力學(xué),延長作用時間,發(fā)揮其治療修復(fù)效果。其中,氧化硅納米材料具有大的比表面積、可調(diào)的孔結(jié)構(gòu)、高的孔容、豐富的表面化學(xué)基團(tuán)和良好的生物相容性等優(yōu)點(diǎn),獲得兼具較高生物功能因子裝載率與可控釋放動力學(xué)氧化硅納米材料在生物醫(yī)藥與組織工程領(lǐng)域具有重要應(yīng)用前景。本課題以氧化硅為基體,通過對其進(jìn)行功能化復(fù)合與表面化學(xué)構(gòu)象調(diào)控,研究了其在骨組織修復(fù)以及腫瘤治療領(lǐng)域中的應(yīng)用。本文的研究內(nèi)容概括為以下幾個部分:1.采用溶膠凝膠結(jié)合靜電紡絲方法制備出不同水解程度(H2O/TEOS摩爾比)的四組活性氧化硅納米纖維。隨著水解程度增加,Si-O-Si網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)完整性增強(qiáng),在模擬體液(SBF)中活性依次減弱。通過兩種不同的加載方式:BSA溶液加載以及BSA/SBF溶液加載,研究發(fā)現(xiàn)四組活性氧化硅纖維通過BSA/SBF方法具有高量BSA加載,持續(xù)的釋放性能。其中,水解程度最低的活性氧化硅纖維具有最大的加載量與最穩(wěn)定的釋放性能。2.在不同水解程度的活性氧化硅前驅(qū)體溶液中加入具有上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的CaTiO3:Er,Yb納米顆粒,通過靜電紡絲技術(shù)制備出具有上轉(zhuǎn)換發(fā)光的活性氧化硅復(fù)合纖維。體外骨髓基質(zhì)干細(xì)胞毒性實驗表明發(fā)光活性氧化硅復(fù)合纖維具有較好的生物相容性。在980 nm激發(fā)下,能發(fā)射出綠光(～550 nm)以及紅光(～660 nm)。研究發(fā)現(xiàn)上轉(zhuǎn)換發(fā)光強(qiáng)度變化與活性氧化硅纖維在模擬體液(SBF)中礦化程度存在對應(yīng)關(guān)系,即表面礦化物形成的越快,誘導(dǎo)發(fā)光猝滅越快;同時研究還發(fā)現(xiàn),表面礦化物除去后發(fā)光現(xiàn)象能夠恢復(fù)。因而可以利用光學(xué)信號來監(jiān)測骨支架纖維材料的表面礦化活性大小。3.首次采用原位的溶膠凝膠方法在介孔氧化硅(MSNs)的介孔結(jié)構(gòu)中生長CaF_2:Tm,Yb納米晶,制備出了具有上轉(zhuǎn)換發(fā)光性能的CaF_2:Tm,Yb@mSiO_2納米顆粒。通過對前驅(qū)體溶液中乙醇和正硅酸四乙酯的體積比,實現(xiàn)了對CaF_2:Tm,Yb@mSiO_2顆粒尺寸的調(diào)控。進(jìn)一步利用抗癌藥物DOX研究了所得納米顆粒的裝載、釋放與抗腫瘤性能。研究發(fā)現(xiàn)小尺寸(～65nm)的CaF_2:Tm,Yb@mSiO_2具有較高的藥物加載量,持續(xù)的藥物釋放功能以及較強(qiáng)的抗腫瘤效果。隨后,對小尺寸的CaF_2:Tm,Yb@mSiO_2顆粒進(jìn)行氨基改性用于大分子蛋白的輸送,研究發(fā)現(xiàn)氨基改性后,促進(jìn)了 BSA分子的加載量及更持續(xù)的釋放行為,實現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)大分子蛋白的有效輸送。4.通過對CaF_2:Tm,Yb@mSiO_2納米顆粒表面進(jìn)行PAA分子改性,實現(xiàn)了 pH與NIR(808nm)雙觸發(fā)的藥物釋放功能,而且能夠?qū)ζ渌幬镝尫艅恿W(xué)過程進(jìn)行實時的光學(xué)監(jiān)測。由于PAA與DOX較強(qiáng)的靜電作用使得DOX的加載效率提高到～92%。系統(tǒng)研究了不同pH(7.4,5.8和4.7)條件下釋放動力學(xué)特征,隨著pH值降低,藥物釋放速率明顯加快。由于DOX分子對材料的藍(lán)光發(fā)射區(qū)域存在熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng),而對紅光發(fā)射區(qū)域無吸收的特性,可以根據(jù)藍(lán)光與紅光強(qiáng)度的比值((1478/1660)變化來實時監(jiān)測藥物釋放動力學(xué)過程。NIR(808nm)光照射后,藥物的釋放速率加快,進(jìn)而促進(jìn)了對腫瘤細(xì)胞殺傷效果。5.一種結(jié)合發(fā)光氧化硅(PLMSNs)和光熱支架材料的新型局部釋控系統(tǒng)(PGC-PLMSNs)被系統(tǒng)的研究。通過對PLMSNs載體表面嫁接聚多巴胺(PD A),實現(xiàn)了其pH響應(yīng)釋放動力學(xué)特征,一旦被腫瘤細(xì)胞吞噬后,將會在細(xì)胞內(nèi)釋放出DOX藥物分子。將發(fā)光氧化硅(PLMSNs)納米顆粒通過靜電力結(jié)合到具有光熱效應(yīng)的聚己內(nèi)酯/明膠/碳納米顆粒(PCL/Gel/CNP,PGC)纖維膜表面來構(gòu)建植入型的局部釋放系統(tǒng)(PGC-PLMSNs)。研究發(fā)現(xiàn),與顆粒載體相比,PGC-PLMSNs載體展現(xiàn)出了優(yōu)良的細(xì)胞吞噬與抗腫瘤性能。經(jīng)NIR(808nm,0.6W/cm2)照射后,PGC支架的溫和光熱效應(yīng)弱化了 PLMSNs與PGC纖維的靜電力,使得PLMSNs從復(fù)合纖維膜表面釋放,進(jìn)而被腫瘤細(xì)胞吞噬。初期的細(xì)胞實驗表明,PGC-PLMSNs復(fù)合纖維膜在NIR(808nm,0.6W/cm2)照射后,能誘導(dǎo)最高的細(xì)胞吞噬效率以及較強(qiáng)的抗腫瘤效果。
[Abstract]:Tissue trauma and tumor diseases seriously affect people's health and quality of life. With the development of biomedical technology for the treatment of diseases of biological functional factors have been developed and applied. But it also faces some challenges and difficulties, protein drugs with poor stability, poor membrane permeability, short half-life of shortcomings of protein function factor treatment. Chemotherapy drugs in clinical use of low solubility, poor selectivity, in vivo is systemic distribution, greatly reducing the effect of drugs and even endanger the health of patients. Therefore, the design can function as drug carrier material efficient transmission of tissue repair protein functional factors / diseases such as cancer treatment is the key to solve the above the problem of transmission. An ideal carrier requires not only its compatibility and biological function of good biological factor The load rate is high, and can be selectively applied to the lesion, and can accurately control the release kinetics, prolong action time and exert their therapeutic effect of repair. Among them, silicon oxide nano materials have large surface area, tunable pore structure, high Kong Rong, biocompatibility of surface chemical groups rich and good biological and biological functions get both high factor loading rate and controlled release kinetics of silicon oxide nano materials have important application prospects in the field of biomedicine and tissue engineering. The silica matrix by functional composite and surface chemical conformation of its regulation, discussed its application in bone tissue repair and in the field of tumor therapy. The research contents of this paper are summarized as follows: 1. by sol gel prepared with different degree of hydrolysis (H2O/TEOS Moore electrospinning method Four) than group activated silica nanofibers. With the hydrolysis degree increased, Si-O-Si network structure integrity enhancement in simulated body fluid (SBF) activity decreased successively. Through two different modes of loading: BSA solution and BSA/SBF solution loading loading, the study found that the four groups active silica fibers by BSA/SBF method with high the amount of BSA loading, sustained release performance. Among them, fiber activated silica was the lowest with the largest amount of loading and release properties of the most stable.2. in active silica precursor solution with different hydrolysis degree added with luminescent properties on the conversion of CaTiO3:Er, Yb nanoparticles were prepared by electrospinning with the conversion of active silica fiber composite luminescence. Bone marrow stromal stem cells in vitro toxicity test indicated that light activated silica composite fiber has good biocompatibility. In 980 nm laser Next, can emit green light (~ 550 nm) and red (~ 660 nm). The study found that the upconversion intensity and activity of silica fiber luminescence in simulated body fluid (SBF) in the relationship between the degree of mineralization, the faster surface mineralization formation, induced luminescence quenching more rapidly; at the same time, the study also found that the phenomenon of surface mineralization can be restored after removal of light. So we can monitor the surface activity of mineralized bone scaffold size.3. fiber material for the first time by sol-gel method in situ in mesoporous silica using optical signal (MSNs) of the mesoporous structure in the growth of CaF_2:Tm, Yb nanocrystals were prepared with upconversion luminescence properties CaF_2:Tm, Yb@mSiO_2 nanoparticles. The ethanol in the precursor solution and the volume ratio of ethyl silicate is four, the realization of CaF_2:Tm, control the size of the Yb@mSiO_2 particles. The further use of anticancer drugs on DOX nanoparticles Particle loading, release and anti-tumor properties. The study found that the small size (~ 65nm) of CaF_2:Tm, Yb@mSiO_2 has high drug loading, sustained drug release function and antitumor effect of strong. Then, on the small size of the CaF_2:Tm, the Yb@mSiO_2 particles of amino modified for delivery of large molecule protein, found amino modified, promotes the loading amount of BSA molecules and more sustained release behavior, to achieve the effective delivery of proteins of.4. cells by CaF_2:Tm, the surface of Yb@mSiO_2 nanoparticles by PAA molecular modification, the pH and NIR (808nm) - triggered drug release function, and the the kinetics of drug release process of optical monitoring in real time. The electrostatic interaction of PAA and DOX strong increase to the loading efficiency of DOX 92%. of different pH (7.4,5.8 and 4.7) under the conditions of release kinetics The characteristics, with the decrease in pH, the drug release rate was significantly accelerated. Because DOX molecules of the material of blue light emission region fluorescence resonance energy transfer effect, and no absorption characteristics of the red emission region, according to the ratio of blue and red intensity ((1478/1660) changes to real-time monitoring of drug release kinetics of.NIR (808nm) light after irradiation, the drug release rate was accelerated, and then promote the tumor cell killing effect of.5. combined with a luminescent silicon oxide (PLMSNs) and photothermal scaffold materials for new local delivery systems (PGC-PLMSNs) are systematically studied. Based on the PLMSNs vector surface grafting polydopamine (PD A), realizes the pH release response dynamic characteristics, once the tumor cells after phagocytosis, DOX will release the drug molecules in the cells. The luminescence of silicon oxide (PLMSNs) nanoparticles to have the photothermal effect together by electrostatic. Caprolactone / gelatin / carbon nano particles (PCL/Gel/CNP, PGC) on membrane surface to construct local release system implantation type (PGC-PLMSNs). The study found that, compared with the particle vector, PGC-PLMSNs vector showed excellent cell phagocytosis and antitumor properties. The NIR (808nm 0.6W/ cm2) after irradiation, mild photothermal effect the PGC scaffold has weakened the electrostatic PLMSNs and PGC fiber, the PLMSNs release from the composite fiber membrane surface, and then by tumor cells. The initial experiment indicates that cell phagocytosis, PGC-PLMSNs composite fiber membrane in NIR (808nm, 0.6W/cm2) after irradiation could induce the highest phagocytic efficiency and strong anti-tumor effect.

【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TB383.1;R318.08

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 李白庚;;粉煤灰用于筑路的廣闊前景[J];電力環(huán)境保護(hù);1987年02期

2 吳鷹;;從煤灰中提取鍺[J];今日科技;1991年07期

3 付銀龍,錢和;食品功能因子分類方法的研究[J];食品工業(yè)科技;2003年02期

4 ;德國提取昆蟲抗癌功能因子[J];食品科學(xué);2005年03期

5 潘建國,鄭堯隆,劉遠(yuǎn)紅;試論蜂花粉中的功能因子[J];中國自然醫(yī)學(xué)雜志;2001年03期

6 陳麗華,馬慶一,楊冰,張紅生;降糖功能因子天然資源的分布概況[J];現(xiàn)代食品科技;2005年03期

7 任育紅,劉玉鵬;蜂花粉的功能因子[J];食品研究與開發(fā);2001年04期

8 岳賢田;;橘皮中天然功能因子的研究進(jìn)展[J];北方園藝;2014年14期

9 黃劍鋒,曹麗云,楊軍順,沈清;活性氧化硅燒結(jié)法制備硅鐵紅陶瓷顏料[J];新型建筑材料;2004年03期

10 呂耀龍;趙春杰;李少英;;我國保健啤酒標(biāo)準(zhǔn)制定相關(guān)問題的初步探討[J];內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年01期

相關(guān)會議論文 前10條

1 潘建國;盧占列;鄭堯隆;李立群;黎香梅;;論蜂產(chǎn)品中的美容功能因子[A];2005年全國蜂產(chǎn)品市場信息交流會論文集[C];2005年

2 郜海燕;于震宇;陳杭君;陳文煊;;果蔬功能因子及保健食品的發(fā)展[A];首屆長三角科技論壇——營養(yǎng)與保健食品發(fā)展分論壇論文集[C];2004年

3 金宗濂;;我國保健食品科研開發(fā)進(jìn)展(一)——功能因子及其作用機(jī)理研究[A];未來五十年北京農(nóng)業(yè)與食品業(yè)的發(fā)展研討會論文集[C];2000年

4 孫崇德;徐昌杰;張望舒;周春華;李鮮;陳昆松;;果實生物活性功能因子的研究與利用[A];首屆長三角園藝論壇論文集[C];2007年

5 王少強(qiáng);邱化玉;;納米材料在造紙領(lǐng)域中的應(yīng)用[A];'2006（第十三屆）全國造紙化學(xué)品開發(fā)應(yīng)用技術(shù)研討會論文集[C];2006年

6 宋云揚(yáng);余濤;李艷軍;;納米材料的毒理學(xué)安全性研究進(jìn)展[A];2010中國環(huán)境科學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集(第四卷)[C];2010年

7 ;全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會議[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會議論文集（上卷）[C];2001年

8 鐘家湘;葛雄章;劉景春;;納米材料改造傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)的實踐與建議[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會議論文集（上卷）[C];2001年

9 高善民;孫樹聲;;納米材料的應(yīng)用及科研開發(fā)[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會議論文集（上卷）[C];2001年

10 ;全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會議[A];納米材料和技術(shù)應(yīng)用進(jìn)展——全國第二屆納米材料和技術(shù)應(yīng)用會議論文集（下卷）[C];2001年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 楊昆;功能因子：第三代保健食品的命脈[N];廠長經(jīng)理日報;2001年

2 本報記者 楊雨亭;山野菜的功能特性不該被忽視[N];中國食品報;2008年

3 鄭然;開發(fā)特色功能因子 發(fā)展第三代功能食品[N];中國食品安全報;2011年

4 記者 周建人;我國出臺首批納米材料國家標(biāo)準(zhǔn)[N];中國建材報;2005年

5 記者 王陽;上海形成納米材料測試服務(wù)體系[N];上�？萍紙�;2004年

6 ;納米材料七項標(biāo)準(zhǔn)出臺[N];世界金屬導(dǎo)報;2005年

7 通訊員 韋承金邋記者 馮國梧;納米材料也可污染環(huán)境[N];科技日報;2008年

8 廖聯(lián)明;納米材料 利弊皆因個頭小[N];健康報;2009年

9 盧水平;院士建議開展納米材料毒性研究[N];中國化工報;2009年

10 郭良宏 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心研究員 江桂斌 中國科學(xué)院院士;納米材料的環(huán)境應(yīng)用與毒性效應(yīng)[N];中國社會科學(xué)報;2010年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李楊楊;溶膠凝膠氧化硅納米材料及其生物功能因子傳輸性能研究[D];浙江大學(xué);2017年

2 楊楊;功能化稀土納米材料的合成及其生物成像應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

3 王艷麗;基于氧化鈦和氧化錫納米材料的制備及其在能量存儲中的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

4 吳勇權(quán);含銪稀土納米材料的功能化及其生物成像應(yīng)用研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

5 曹仕秀;二硫化鎢(WS_2)納米材料的水熱合成與光吸收性能研究[D];重慶大學(xué);2015年

6 廖蕾;基于功能納米材料的電化學(xué)催化研究[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

7 胥明;一維氧化物、硫化物納米材料的制備，功能化與應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

8 李淑煥;納米材料親疏水性的實驗測定與計算預(yù)測[D];山東大學(xué);2015年

9 范艷斌;亞細(xì)胞水平靶向的納米材料的設(shè)計、制備與應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

10 丁泓銘;納米粒子與細(xì)胞相互作用的理論模擬研究[D];南京大學(xué);2015年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 陳瓊;棗主要功能因子綜合評價及抗氧化、抑腫瘤活性成分鑒定[D];天津大學(xué);2015年

2 徐圓媛;三種天然食品功能因子抗氧化活性的多元評價[D];江南大學(xué);2014年

3 周婷;界面活性氧化硅的制備及應(yīng)用[D];山西大學(xué);2013年

4 向蕓頡;卟啉納米材料的制備及其應(yīng)用研究[D];重慶大學(xué);2010年

5 李吉;精煉工藝對糠油中功能因子的影響[D];武漢輕工大學(xué);2014年

6 劉武;層狀納米材料/聚合物復(fù)合改性瀝青的制備與性能[D];華南理工大學(xué);2015年

7 劉小芳;基于納米材料/聚合膜材料構(gòu)建的電化學(xué)傳感器應(yīng)用于生物小分子多組分的檢測[D];西南大學(xué);2015年

8 王小萍;基于金納米材料構(gòu)建的電化學(xué)傳感器及其應(yīng)用[D];上海師范大學(xué);2015年

9 郭建華;金納米材料的修飾及其納米生物界面的研究[D];河北大學(xué);2015年

10 魏杰;普魯士藍(lán)納米粒子的光熱毒性研究[D];上海師范大學(xué);2015年

，

本文編號：1406444