本文選題：普魯士藍(lán)　切入點：納米材料　出處：《哈爾濱工業(yè)大學(xué)》2013年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：生物醫(yī)學(xué)診斷和治療對人類健康起到了至關(guān)重要的作用，在科學(xué)技術(shù)高速發(fā)展的今天，學(xué)科交叉已成為一大趨勢，其中納米材料在醫(yī)學(xué)診斷和治療中的應(yīng)用尤為矚目。納米材料因其獨特的生物醫(yī)學(xué)優(yōu)勢有望解決傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)方法的生物醫(yī)學(xué)問題，引領(lǐng)現(xiàn)代醫(yī)學(xué)診斷和治療方法的新變革。研究傳統(tǒng)納米材料的生物醫(yī)學(xué)新功能以及開發(fā)具有生物醫(yī)學(xué)用途的新型納米材料正掀起新一輪的研究熱潮。然而當(dāng)前多數(shù)納米材料的研究僅限于體外試驗，其在人體內(nèi)的生物安全性得不到保障，且很多材料制備復(fù)雜、價格昂貴，嚴(yán)重限制了其進(jìn)一步發(fā)展。 普魯士藍(lán)是一種古老的染料，其制備簡單、價格便宜。最為重要的是普魯士藍(lán)是一種臨床用藥，是醫(yī)院的常規(guī)儲備藥物。普魯士藍(lán)長期的臨床用藥驗證了其在人體內(nèi)可靠的生物安全性和代謝途徑。正是由于這些優(yōu)勢，基于普魯士藍(lán)的納米材料一旦可被深入應(yīng)用于醫(yī)學(xué)診斷和治療，將有潛力解決其它多數(shù)納米材料生物安全性得不到保障且價格昂貴的醫(yī)學(xué)難題，其研究和應(yīng)用價值巨大。 以開拓普魯士藍(lán)納米材料的生物醫(yī)學(xué)新功能為目標(biāo)，本課題研究了基于普魯士藍(lán)納米材料的醫(yī)學(xué)診斷和治療。在醫(yī)學(xué)診斷方面，生物傳感器是一種較為前沿的診斷方法，和傳統(tǒng)方法相比，生物傳感器具備現(xiàn)場即時診斷的優(yōu)勢。課題選取血糖電化學(xué)生物傳感器作為醫(yī)學(xué)診斷的經(jīng)典研究模型，結(jié)合普魯士藍(lán)沉積的碳納米管復(fù)合材料及3-異氰酸酯基丙基三乙氧基硅烷SiO2溶膠-凝膠的協(xié)同生物傳感優(yōu)勢，構(gòu)建了一種基于普魯士藍(lán)-碳納米管-殼聚糖-SiO2溶膠-凝膠生物敏感膜的新型血糖生物傳感器模型。研究表明，該生物敏感膜既能牢固固定酶又兼具優(yōu)良的電化學(xué)性質(zhì)。基于敏感膜中普魯士藍(lán)對酶反應(yīng)所產(chǎn)生H2O2的高效催化作用，該生物傳感器對葡萄糖具有很好的響應(yīng)，靈敏度為15.2μA/(cm2·mmol/L)，檢測限為7.5×10-6mol/L。對照實驗表明，該生物傳感器的穩(wěn)定性、靈敏度和選擇性等檢測性能優(yōu)良。為進(jìn)一步提高生物傳感器的檢測性能，課題以普魯士藍(lán)沉積碳納米管為酶的組裝骨架，采用靜電自組裝并結(jié)合同位光交聯(lián)反應(yīng)，構(gòu)建了一種基于在普魯士藍(lán)沉積碳納米管骨架上靜電自組裝結(jié)合同位光交聯(lián)固定酶的新型血糖生物傳感器模型。由于普魯士藍(lán)沉積碳納米管骨架優(yōu)良的電化學(xué)性能和酶固定效率，該生物傳感器的靈敏度大大提高至77.9μA/(cm2·mmol/L)，顯著高于對照傳感器和文獻(xiàn)報道，同時穩(wěn)定性也顯著提高。該生物傳感器用于實際血清樣本中血糖水平的檢測結(jié)果和醫(yī)院常規(guī)化驗結(jié)果對應(yīng)良好，實際應(yīng)用性能可靠。上述血糖生物傳感器模型為其它醫(yī)學(xué)診斷用生物傳感器的研究搭建了一個平臺。 在醫(yī)學(xué)治療方面，癌癥的治療已成為當(dāng)前重大的醫(yī)學(xué)挑戰(zhàn)之一，課題進(jìn)一步研究了普魯士藍(lán)納米材料的癌癥治療。光熱治療是一種低損高效的治療方法，這種治療方法要依賴于光熱劑的應(yīng)用。本課題首次將普魯士藍(lán)納米材料開拓為新一代安全高效的近紅外光熱劑，用于癌癥的光熱治療。實驗制備了粒徑在40nm左右的立方體狀普魯士藍(lán)納米粒子，其分散性和穩(wěn)定性較好。該納米粒子在700～900nm間的近紅外光區(qū)的摩爾消光系數(shù)為109/(cm·mol/L)，且可將其吸收的近紅外光轉(zhuǎn)化為熱量。通過和傳統(tǒng)金納米棒的比較，普魯士藍(lán)納米粒子的光熱轉(zhuǎn)換效率較高、且光熱穩(wěn)定性強(qiáng)。體外細(xì)胞毒效應(yīng)實驗表明，濃度僅為16ppm的普魯士藍(lán)納米粒子即可通過其近紅外光熱效應(yīng)殺死90%的人宮頸癌細(xì)胞，因此可作為更加安全高效的新一代癌癥光熱切除劑，，并有望替代傳統(tǒng)光熱劑。為進(jìn)一步實現(xiàn)基于普魯士藍(lán)納米材料的靶向診療一體化，課題以超順磁性Fe3O4納米粒子為核，在其表面生長一層5nm左右的普魯士藍(lán)納米殼。由于其獨特的核殼結(jié)構(gòu)，該核殼納米粒子具有很好的近紅外光熱效應(yīng)，同時具有較強(qiáng)的磁靶向性能。體外細(xì)胞實驗表明，該納米粒子可通過其磁靶向作用顯著增強(qiáng)人宮頸癌細(xì)胞的光熱切除效果。同時該納米粒子還具有很好的核磁共振T2加權(quán)成像效果，其橫向弛豫值為58.9/(s·mmol/L)。因此該核殼納米粒子是一種集核磁共振成像和磁靶向光熱治療于一體的多功能磁靶向納米診療劑，具備了靶向診療一體化在癌癥治療中的突出優(yōu)越性。 由于普魯士藍(lán)的生物安全性可靠，且制備簡單、價格便宜。本課題研究的基于普魯士藍(lán)納米材料的生物傳感器模型、光熱劑和磁靶向納米診療劑有潛力在疾病的現(xiàn)場即時診斷和癌癥治療中發(fā)揮重要作用，有望解決其它多數(shù)納米材料生物安全性得不到保障且價格昂貴、制備復(fù)雜的生物醫(yī)學(xué)難題，其研究和應(yīng)用前景巨大。普魯士藍(lán)納米材料將為醫(yī)學(xué)診斷和治療開辟了一類更加安全高效的材料，從而推動基于納米材料的醫(yī)學(xué)診斷和治療的發(fā)展。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號】：R318.08

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本文編號：1645194