【摘要】：納米羥基磷灰石(HAp)由于其化學(xué)成分及結(jié)構(gòu)均與人體骨骼中的無機成分高度相似,在生物材料的研究領(lǐng)域中得到了廣泛的關(guān)注與研究。納米HAp具有優(yōu)異的生物相容性、生物活性及骨傳導(dǎo)性,因此,被臨床應(yīng)用于硬組織替代與修復(fù)方面。目前,人工合成的具有各種形貌與表面性質(zhì)的納米HAp材料,也被研究用在藥物傳遞系統(tǒng)中。這主要因為其較大的比表面積,能夠吸附更多的藥物。將其作為載體負載藥物分子用于治療,可以增加局部藥物濃度,延長作用時間并且降低藥物對組織器官的損害。其次,納米HAp在體內(nèi)具有可降解性,而降解后的鈣離子、磷酸根離子是體內(nèi)天然存在的,這也是納米HAp作為藥物載體的優(yōu)勢之一�；诩{米HAp材料在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的潛在應(yīng)用價值,本論文采用了不同方法制備了不同形貌的光功能化的一維HAp納米材料,在藥物載體及體外成像等方面進行了一系列探索性的基礎(chǔ)研究。采用靜電紡絲方法合成了具有多孔結(jié)構(gòu)的Na(Y/Gd)F4:Yb~(3+),Er~(3+)(UCNPs)光/磁功能化的HAp納米復(fù)合纖維(UCNPs@HAp)。上轉(zhuǎn)換納米顆粒Na(Y/Gd)F4:Yb~(3+),Er~(3+)修飾HAp后,HAp復(fù)合纖維在980 nm激光激發(fā)下具有明亮的上轉(zhuǎn)換綠光發(fā)射,同時Gd~(3+)的引入使得HAp復(fù)合纖維具有順磁性,因此UCNPs@HAp納米復(fù)合纖維可作為生物探針用于細胞成像,我們對材料進行了體外上轉(zhuǎn)換熒光(UCL)成像和T1加權(quán)核磁共振(MRI)成像以及相關(guān)的細胞吞噬和毒性實驗。納米復(fù)合纖維具有的多孔結(jié)構(gòu)可作為藥物載體擔(dān)載藥物,以吲哚美辛作為模型藥物,考察了其藥物吸附/釋放性質(zhì)及體外抗炎效果。通過溶劑熱法制備了幾種稀土離子Yb~(3+)/Er~(3+)/Gd~(3+)共摻雜的HAp納米棒。通過一定比例的稀土離子取代HAp中的鈣離子,得到在980 nm激光激發(fā)下具有上轉(zhuǎn)換綠光發(fā)射的HAp:Ln~(3+)納米材料。而這種上轉(zhuǎn)換發(fā)光能夠作為一種性能優(yōu)異的熒光探針,可用于細胞的UCL成像。同時摻雜的Gd~(3+)離子,使HAp納米棒具有T1 MRI成像效果。通過MTT實驗,證實了所合成的HAp納米棒具有較低的細胞毒性;由于HAp表面對蛋白質(zhì)具有較強的親和力,并將HAp:Ln~(3+)納米棒作為骨形態(tài)發(fā)生蛋白-2(BMP-2)的載體,并研究了其促進小鼠源成骨前體細胞(MC 3T3-E1)分化的能力,為其作為蛋白載體應(yīng)用于骨修復(fù)方面的研究提供有利依據(jù)。對所合成的不同形貌一維羥基磷灰石納米材料的體內(nèi)生物相容性進行了考察與比較,主要從材料的小鼠體內(nèi)生物分布、血生化分析和長期毒性三個方面評價。結(jié)果表明材料通過小鼠尾靜脈注射后,從HAp納米材料在小鼠體內(nèi)分布的變化可以看出,隨著時間的增加,納米材料均能夠逐漸從小鼠體內(nèi)排出;并且通過尾注材料后小鼠的血液生化分析、組織切片和體重結(jié)果可以得出,在此注射劑量條件下兩種不同形貌的HAp納米材料對小鼠沒有明顯的毒性。一維納米HAp作為藥物/蛋白載體材料,在藥物控釋、疾病診療、骨修復(fù)等醫(yī)學(xué)領(lǐng)域表現(xiàn)出了潛在的應(yīng)用價值。
[Abstract]:Nano hydroxyapatite (HAp) has been widely concerned and studied in the field of biomaterials because of its high similar chemical composition and structure with inorganic components in human skeleton. Nano HAp has excellent biocompatibility, bioactivity and bone conductivity. Because of this, it is clinically applied to hard tissue replacement and repair. Before, the synthetic nano HAp materials with various morphologies and surface properties have also been studied in the drug delivery system. This is mainly because of its larger specific surface area, which can adsorb more drugs. Using it as a carrier loaded drug molecule for treatment, it can increase the concentration of local drugs, prolong the time of action and reduce the drug pair. The damage of tissue and organ. Secondly, nano HAp has biodegradability in vivo, and after degradation of calcium ions, phosphate ion is natural in the body. This is one of the advantages of nano HAp as a drug carrier. Based on the potential application value of nano HAp in the biomedical field, different methods have been used to prepare different forms. The photo functionalized one-dimensional HAp nanomaterials have carried out a series of exploratory basic research in drug carrier and in vitro imaging. The electrostatic spinning method has been used to synthesize the porous structure of Na (Y/Gd) F4:Yb~ (3+), Er~ (3+) (UCNPs) light / magnetically functionalized HAp nanocomposite fiber (UCNPs@HAp). (3+), after the Er~ (3+) modification of HAp, the HAp composite fiber has a bright upconversion green light emission under 980 nm laser excitation, while Gd~ (3+) is introduced to make the HAp composite fiber paramagnetic, so UCNPs@HAp nanocomposite fibers can be used as a biological probe for cell imaging. We have carried out the upconversion fluorescence (UCL) imaging and T1 addition of the materials in vitro. Nuclear magnetic resonance (MRI) imaging and related cell phagocytosis and toxicity experiments. The porous structure of nanocomposite fibers can be used as drug carrier drug. Indomethacin is used as a model drug. The properties of its drug adsorption / release and in vitro anti-inflammatory effects are investigated. Several rare earth ions Yb~ (3+) /Er~ (3+) /Gd~ are prepared by solvent thermal method. (3+) Co doped HAp nanorods. By replacing calcium ions in HAp with a certain proportion of rare earth ions, the HAp:Ln~ (3+) nanomaterials with upconversion green emission under 980 nm laser excitation are obtained. The upconversion luminescence can be used as a fluorescent probe with excellent performance, and can be used for UCL imaging of cells. The Gd~ (3+) ions are also doped. The HAp nanorods have the effect of T1 MRI imaging. Through the MTT experiment, it is proved that the synthesized HAp nanorods have lower cytotoxicity; the HAp:Ln~ (3+) nanorods are used as the carrier of -2 (BMP-2) for the bone morphogenetic protein because of the strong affinity to the protein on the surface of the HAp and the promoter of the precursor cells of the mice (MC 3T3-E1) is also studied. The differentiation ability provides a favorable basis for its application in bone repair as a protein carrier. The biocompatibility of the synthesized one-dimensional hydroxyapatite nanomaterials in vivo is investigated and compared, mainly from the three aspects of biological distribution, blood biochemical analysis and long-term toxicity in the mice. The results showed that after the injection of the material through the tail vein of mice, the changes in the distribution of HAp nanomaterials in mice can be seen, as the time increases, the nanomaterials can be gradually discharged from the mice, and the blood biochemical analysis, tissue section and body weight of the mice can be obtained after the tailing material, and the dosage conditions are given here. The next two different morphologies of HAp nanomaterials have no obvious toxicity to mice. One dimensional nano HAp, as a drug / protein carrier material, has shown potential application value in medicine controlled release, disease diagnosis and treatment, bone repair and other medical fields.
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08

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本文編號：2152028