本文選題：納米石墨烯 + 基因和藥物輸送�。� 參考：《蘇州大學》2015年博士論文

【摘要】：癌癥是當前影響人類最為主要的疾病之一,給整個人類健康帶來了嚴重的威脅。目前常用的癌癥治療手段,尤其是化學藥物療法,雖然能夠在一定的程度上抑制腫瘤的發(fā)生,但是其往往由于對腫瘤細胞缺少良好的選擇性而會對正常組織造成較強的毒副作用并會誘導(dǎo)腫瘤細胞產(chǎn)生多耐藥性,從而不能有效地抑制腫瘤生長,最終導(dǎo)致了治療失敗。因此,開發(fā)具有腫瘤靶向性、能夠克服腫瘤細胞多耐藥性的新型高效的癌癥治療手段得到了廣發(fā)的關(guān)注和深入的研究。在本博士論文中,我們以納米石墨烯為核心材料,通過不同的表面修飾方法篩選出了一種低毒、高效并具有良好血清穩(wěn)定性的基因轉(zhuǎn)染載體;接下來,我們利用石墨烯在近紅外光區(qū)較強的光熱轉(zhuǎn)換能力,在細胞水平上實現(xiàn)了光熱促進的基因轉(zhuǎn)染;最后,我們以Polo樣激酶I(Plk1)基因為治療靶點,通過RNA干擾手段在細胞水平上實現(xiàn)了光熱促進的基因治療。在另一個工作中,我們設(shè)計了一種基于納米石墨烯的對腫瘤組織和腫瘤細胞內(nèi)的微酸環(huán)境具有雙重響應(yīng)性的納米藥物輸送載體,并在細胞水平上通過光熱治療和化療的聯(lián)合使用有效抑制了多耐藥性腫瘤細胞的生長。本博士論文研究為發(fā)展新型癌癥治療手段、克服腫瘤細胞多耐藥性、提高癌癥治療效果提供了一個新的實驗依據(jù)。本論文的研究內(nèi)容和主要結(jié)論如下:1、通過靜電吸附方法在納米石墨烯的表面修飾上一層帶正電荷的聚乙烯亞胺分子,得到了表面帶正電荷的納米石墨烯復(fù)合物GO-PEI,并在細胞水平上研究了其基因轉(zhuǎn)染效果。研究發(fā)現(xiàn):通過靜電吸附方法可以有效地將聚乙烯亞胺包裹到納米石墨烯表面,有效提高了石墨烯在生理溶液中的穩(wěn)定性,為后續(xù)的基因轉(zhuǎn)染研究提供了可能;凝膠電泳實驗發(fā)現(xiàn)納米石墨烯/聚乙烯亞胺復(fù)合物可以有效地包裹質(zhì)粒DNA;體外細胞活力測試發(fā)現(xiàn),通過與納米石墨烯結(jié)合可以有效降低聚乙烯亞胺的細胞毒性;最后,發(fā)現(xiàn)納米石墨烯/聚乙烯亞胺復(fù)合物可以有效地將質(zhì)粒DNA轉(zhuǎn)染到細胞內(nèi),并與單獨的聚乙烯亞胺相比,其基因轉(zhuǎn)染效果有了一定的提高。2、在前一個工作的基礎(chǔ)上,我們通過共價修飾的方法首先在納米石墨烯表面偶聯(lián)上枝狀聚乙二醇分子,以提高其在含血清生理溶液中的穩(wěn)定性并降低其細胞毒性;然后再通過共價修飾的方法將聚乙烯亞胺偶聯(lián)到石墨烯表面,得到了聚乙二醇和聚乙烯亞胺雙功能化的納米石墨烯ngo-peg-pei,并研究其在含有血清的培養(yǎng)基中的基因轉(zhuǎn)染效果。接下來,利用石墨烯在近紅外光區(qū)的光熱轉(zhuǎn)換能力,我們研究了低功率近紅外激光照射對ngo-peg-pei針對質(zhì)粒dna和小干擾rna轉(zhuǎn)染能力的影響。研究發(fā)現(xiàn):納米石墨烯表面共價偶聯(lián)上聚乙二醇后可以進一步提高其在多種生理溶液中的穩(wěn)定性以及在含血清培養(yǎng)基中的基因轉(zhuǎn)染效果,并在一定程度上降低了共價偶聯(lián)的聚乙烯亞胺的細胞毒性;利用石墨烯在近紅外光區(qū)的光熱轉(zhuǎn)換能力,發(fā)現(xiàn)低功率的近紅外激光照射可以在短時間內(nèi)有效提高材料的進細胞能力,極大地提高了質(zhì)粒dna在細胞內(nèi)的表達以及小干擾rna的干擾效果。3、利用腫瘤組織和正常組織酸度的不同,我們設(shè)計了一種基于納米石墨烯的對腫瘤組織和腫瘤細胞內(nèi)不同酸度環(huán)境具有雙重響應(yīng)性的藥物輸送載體,研究了其克服腫瘤細胞多耐藥性的能力。首先通過共價偶聯(lián)的方法,分別將聚乙二醇和聚烯丙基胺偶聯(lián)到石墨烯表面,得到了在生理溶液中具有良好穩(wěn)定性的表面帶正電荷的納米石墨烯復(fù)合物ngo-peg-pah;然后,通過酸酐水解的方法將上一步得到的ngo-peg-pah表面的氨基用2,3-二甲基馬來酸酐封閉,得到了表面帶負電荷的納米氧化石墨烯復(fù)合物ngo-peg-da。研究發(fā)現(xiàn)該材料在正常生理ph值下可以維持其表面的負電性,喪失其原本良好的進細胞能力;一旦將其孵育在微酸環(huán)境中(ph6.8),該材料的表面電荷就會發(fā)生反轉(zhuǎn)變?yōu)檎姾?從而恢復(fù)其進細胞能力。進一步研究發(fā)現(xiàn),石墨烯表面的疏水區(qū)域可以被用于裝載疏水的抗腫瘤藥物(例如:阿霉素),并具有ph值響應(yīng)性的藥物釋放性質(zhì)和細胞殺傷能力。最后,結(jié)合石墨烯優(yōu)良的光熱轉(zhuǎn)換能力,我們在細胞水平上通過光熱治療和化學治療的聯(lián)合使用有效克服了腫瘤細胞的多耐藥性。在本博士論文中,我們系統(tǒng)研究了石墨烯在基因與藥物的可控運輸方面的應(yīng)用潛能。研究發(fā)現(xiàn),石墨烯自身優(yōu)良的光熱轉(zhuǎn)換性可以有效的提高材料的基因轉(zhuǎn)染效果以及克服腫瘤多耐藥性的能力,并證明了石墨烯的光熱效應(yīng)在與基因治療或化療聯(lián)用以用于癌癥治療的優(yōu)勢。本論文研究為開發(fā)新型癌癥治療方法提供了一個新策略,為后續(xù)光熱響應(yīng)性以及腫瘤微環(huán)境響應(yīng)性的智能型基因與藥物載體的設(shè)計提供了一定的參考。
[Abstract]:Cancer is one of the most important diseases that affect human being. It poses a serious threat to human health. The commonly used methods of cancer treatment, especially chemical therapy, can inhibit the occurrence of cancer to a certain extent, but it is often due to the lack of good selectivity for the tumor cells. Strong toxic and side effects can induce tumor cells to produce multi drug resistance, which can not effectively inhibit tumor growth and eventually lead to treatment failure. Therefore, the development of new and efficient cancer therapy with tumor targeting and overcoming the multidrug resistance of tumor cells has received extensive attention and in-depth study. In this paper, we use nano graphene as the core material to screen a gene transfection carrier with low toxicity, high efficiency and good serum stability by different surface modification methods. Next, we use the strong photothermal conversion ability of graphene in the near infrared light region, and realize the gene transfer of light and heat promoted at the cell level. In the end, we use the Polo like kinase I (Plk1) gene as the target to achieve a photothermal gene therapy at the cell level by RNA interference. In another work, we designed a nano drug delivery carrier based on the dual responsiveness of the nano graphene to the tumor tissue and the micro acid environment in the tumor cells. The combined use of photothermal therapy and chemotherapy at the cell level effectively inhibits the growth of multidrug-resistant tumor cells. This thesis provides a new experimental basis for the development of new cancer therapies, overcoming the multidrug resistance of cancer cells and improving the effectiveness of cancer treatment. 1, 1, by modifying a positive charged polyethylenimide molecule on the surface of graphene by electrostatic adsorption, the nano graphene complex with positive charge on the surface was obtained, and the gene transfection effect was studied at the cell level. It was found that polyethylenimide could be effectively wrapped by electrostatic adsorption. Coated with the surface of graphene, the stability of graphene in the physiological solution is improved effectively. It is possible for the subsequent gene transfection research. The gel electrophoresis experiment found that the nano graphene / polyethyleneimine complex can effectively wrap the plasmid DNA. In vitro cell viability test found that the combination of graphene with nano graphene can be effective. The cytotoxicity of polyethyleneimine was reduced. Finally, it was found that the nano graphene / polyethyleneimine complex could effectively transfect plasmid DNA into the cell. Compared with the individual polyethyleneimine, the gene transfection effect had a certain increase of.2. On the basis of the previous work, we first made the covalent modification in nanoscale. The branched polyethylene glycol is coupled to the surface of graphene to improve its stability in the serum containing serum and reduce its cytotoxicity. Then, the polyethylenimide is coupled to the surface of graphene by covalent modification, and the diethylene glycol and polyethylenimide nano graphene ngo-peg-pei has been obtained and studied. The effect of gene transfection in the medium containing serum. Next, we studied the effect of low power near infrared laser irradiation on the transfection capacity of plasmid DNA and small interfering RNA using the light heat transfer ability of graphene in near infrared light region. We found that the covalent coupling of the surface of graphene on the surface of graphene can be obtained by ngo-peg-pei. To further improve its stability in a variety of physiological solutions and the effect of gene transfection in the serum containing medium, the cytotoxicity of covalent conjugated polyethyleneimine is reduced to a certain extent, and the photothermal conversion ability of graphene in near infrared light area is used, and the low power near infrared laser irradiation can be found in a short time. The expression of plasmid DNA in the cell and the interference effect of small interfering RNA were greatly improved, and the interference effect of small interference was greatly improved. Using the difference of the acidity of the tumor tissue and normal tissue, we designed a kind of drug delivery based on the dual responsiveness of the nano graphene to the tumor tissues and the different acidity environments in the tumor cells. The ability to overcome the multidrug resistance of tumor cells was studied. First, polyethylene glycol and polyallyl amine were coupled to the surface of graphene by covalent coupling, and the positive charged nano graphene complex ngo-peg-pah with good stability in the physiological solution was obtained. The method has closed the amino group on the surface of ngo-peg-pah with 2,3- two methyl maleic anhydride, and obtained the nanocomposite ngo-peg-da. with negative charge on the surface. It was found that the material could maintain the negative electricity on the surface under normal physiological pH, and lost its original good cellular ability; once it was incubated in micro In an acid environment (ph6.8), the surface charge of the material turns into a positive charge to restore its cellular capacity. Further studies have found that the hydrophobic region of the graphene surface can be used to load hydrophobic antitumor drugs (such as doxorubicin), with the response to the pH value of drug release and cell killing. Finally, Combined with the excellent photothermal conversion ability of graphene, we have effectively overcome the multidrug resistance of tumor cells at the cellular level by combination of photothermal therapy and chemical therapy. In this doctoral thesis, we systematically studied the potential of graphene in the controllable transport of genes and drugs. The photothermal conversion can effectively improve the gene transfection effect and overcome the multidrug resistance of the tumor, and prove the advantages of the photothermal effect of graphene in combination with gene therapy or chemotherapy for cancer treatment. This paper provides a new strategy for the development of new cancer treatment methods for subsequent photothermal response. It provides a reference for the design of intelligent genes and drug carriers in response to stress and tumor microenvironment.

【學位授予單位】：蘇州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：O613.71;TQ460.1

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;石墨烯相變研究取得新進展[J];潤滑與密封;2009年05期

2 ;科學家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

3 ;石墨烯研究取得系列進展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

4 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

5 ;日本開發(fā)出在藍寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報;2009年04期

6 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進展[J];現(xiàn)代物理知識;2009年04期

7 傅強;包信和;;石墨烯的化學研究進展[J];科學通報;2009年18期

8 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進展[J];電子元件與材料;2009年10期

9 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進展[J];化學進展;2009年12期

10 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

相關(guān)會議論文 前10條

1 成會明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國力學學會學術(shù)大會'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第04分會場摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進展[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學術(shù)會議論文集（第3分冊）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國功能材料及其應(yīng)用學術(shù)會議論文集（第7分冊）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學最新進展研討會——暨第十屆全國顆粒制備與處理研討會論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國青年摩擦學與表面工程學術(shù)會議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實;;樹枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國高分子學術(shù)論文報告會論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機石墨烯材料:計算與實驗的結(jié)合[A];中國化學會第28屆學術(shù)年會第4分會場摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國材料研討會論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進展[N];中國化工報;2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日報;2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報記者 李好宇 張們捷(實習) 特約記者 李季;石墨烯未來應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報;2010年

5 證券時報記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時報;2010年

6 本報特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎[N];計算機世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日報;2010年

8 本報記者 紀愛玲;石墨烯：市場未啟 炒作先行[N];中國高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報;2011年

9 周科競;再說石墨烯的是與非[N];北京商報;2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日報;2011年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國科學技術(shù)大學;2011年

2 羅大超;化學修飾石墨烯的分離與評價[D];北京化工大學;2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學;2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機理的理論研究[D];吉林大學;2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學應(yīng)用研究[D];清華大學;2013年

6 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學;2015年

7 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計算研究[D];武漢大學;2014年

8 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學儲能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學;2014年

9 劉明凱;帶狀石墨烯納米復(fù)合材料的制備及其性能研究[D];復(fù)旦大學;2014年

10 劉勇;智能化及摻雜改性石墨烯的研究及應(yīng)用[D];復(fù)旦大學;2014年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動力學模擬研究[D];西安電子科技大學;2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對電化學性能的影響[D];北京化工大學;2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學;2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學;2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學效應(yīng)研究[D];蘇州大學;2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學;2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動分析[D];南京航空航天大學;2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學;2012年

9 于金海;石墨烯的非共價功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學;2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學;2013年

，

本文編號：1867899