【摘要】：水滑石(LDHs)作為一類典型的二維層狀材料,由于其具有層板元素可調(diào)性、層間陰離子可交換性、層板可剝層等特點,近年來被廣泛應(yīng)用于藥物緩釋、基因運輸以及生物成像等領(lǐng)域,成為生物醫(yī)學材料研究極具發(fā)展?jié)摿Φ乃幬镙d體之一。本論文以LDHs為主體,通過改變LDHs主體層板元素、調(diào)控主客體之間的相互作用,制備了一系列新型生物醫(yī)學診療材料。采用實驗方法與理論計算相結(jié)合的手段,深入探索與揭示了此類功能材料的結(jié)構(gòu)與性能之間的構(gòu)效關(guān)系,實現(xiàn)了生物成像和腫瘤治療一體化的LDHs基復合材料的可控制備及性能調(diào)控；并且進一步研究了此類層狀材料的協(xié)同效應(yīng)及性能強化的關(guān)鍵科學問題。本論文具體的研究內(nèi)容如下：1.LDHs插層材料在熒光成像與化學治療方面的研究采用插層組裝方法,將抗癌藥物阿霉素(DOX)和靶向分子葉酸(FA)共同插層到LDHs層間,制備得到超分子層狀材料DOX-FA/LDHs。XRD、IR證明客體分子DOX與FA共存于LDHs層間；該材料呈現(xiàn)規(guī)則的片狀形貌,顆粒尺寸為～171 nm。采用癌癥細胞HepG2以及正常肝細胞L02進行體外實驗,實驗結(jié)果顯示DOX-FA/LDHs復合物具有良好的熒光成像性質(zhì),并且具有較高的細胞攝取量。由于HepG2細胞具有過度表達的FA受體,因此DOX-FA/LDHs對HepG2細胞顯示了靶向識別能力,而對正常細胞不響應(yīng)。DOX-FA/LDHs對癌細胞HepG2具有很強的抑制作用(IC50=7.14 μg/mL),而對正常細胞L02的細胞毒性較小(IC50=22.81 μg/mL),表現(xiàn)了良好的生物相容性和較高的藥效。2. LDHs插層材料在雙模成像與化學治療方面的研究采用共插層的方法將抗癌藥物DOX與葉酸靶向分子FA共同插層到了Gd3+摻雜的LDHs層間,然后在層板上通過化學吸附負載FITC熒光探針,成功制備了FITC/FA-DOX/Gd-LDHs層狀材料。該材料表現(xiàn)出均一的形貌、良好的穩(wěn)定性,顆粒尺寸為～178 nm。此外,層板摻雜的Gd3+元素以及層板吸附的FITC分子,使得復合材料同時具備優(yōu)異的熒光成像與核磁共振成像的性質(zhì)；該材料的弛豫效率(r1=6.23 mM-1s-1),高于目前商用臨床造影劑的弛豫效率(r1=4.1 mM-1s-1),具有潛在的應(yīng)用前景。體外實驗證明FITC/FA-DOX/Gd-LDHs樣品具有良好的細胞成像效果以及顯著提高的靶向攝取能力,對癌細胞KB產(chǎn)生很強的抑制作用。3. LDHs插層材料在雙模成像與光熱光動力協(xié)同治療方面的研究采用共插層方法將光敏劑酞菁鋅(ZnPc)、光熱試劑吲哚菁綠(ICG)與葉酸FA共插層進入Gd3+摻雜的LDHs層間,成功制備了ZnPc-ICG-FA/Gd-LDHs層狀復合材料,實現(xiàn)了雙模成像與靶向協(xié)同治療。制備的復合材料ZnPc-ICG-FA/Gd-LDHs不僅具有優(yōu)異的熒光成像能力,其層板摻雜的Gd3+元素具有核磁成像能力,因此實現(xiàn)了雙模成像。該復合材料的弛豫效率(r1=9.13 mM-1s-1)顯著高于臨床成像劑的弛豫效率(r1=4.1mM-1s-1),具有潛在的應(yīng)用價值。更為重要的是,基于上轉(zhuǎn)換能量機理,在近紅外光(808 nm)的照射下,ICG被激發(fā)后將光能轉(zhuǎn)化為熱能,起到了光熱治療的效果；ICG被激發(fā)后產(chǎn)生的能量部分傳遞給ZnPc,造成ZnPc的間接激發(fā)和產(chǎn)生單線態(tài)氧’02,達到了光動力治療的效果,因此實現(xiàn)了協(xié)同治療。綜上所述,本論文通過插層組裝方法構(gòu)筑了基于LDHs的新型層狀材料,在生物成像與癌癥治療一體化研究領(lǐng)域具有潛在的應(yīng)用價值。
[Abstract]:Hydrotalcite (LDHs), as a typical two-dimensional layered material, has been widely used in the fields of drug release, gene transport and bioimaging in recent years because of its adjustable elements, anion exchange between layers and strippable layers. LDHs have become one of the most promising drug carriers in the research of biomedical materials. In this paper, a series of new biomedical diagnostic materials were prepared by changing LDHs'main lamellar elements and regulating the interaction between host and guest. The structure-activity relationship between the structure and properties of these functional materials was explored and revealed by means of combining experimental method with theoretical calculation. Controllable preparation and performance regulation of LDHs-based composites integrated with tumor therapy were studied. The synergistic effects and key scientific problems of performance enhancement of these layered materials were further studied. The specific research contents of this paper are as follows: 1. LDHs-based intercalated materials used intercalation assembly method in fluorescence imaging and chemotherapy research. Supramolecular layered material DOX-FA/LDHs.XRD was prepared by intercalating doxorubicin (DOX) and folic acid (FA) into LDHs layers. IR showed that DOX and FA coexisted in LDHs layers. The material exhibited regular patchy morphology with particle size ranging from 171 nm. HepG2 cells and L02 cells were used as carriers. In vitro experiments, the results showed that DOX-FA/LDHs complex had good fluorescence imaging properties and high cell uptake. Owing to the over-expression of FA receptors in HepG2 cells, DOX-FA/LDHs showed target recognition ability to HepG2 cells, but did not respond to normal cells. Fabrication (IC50 = 7.14 ug/mL), but less cytotoxic to normal L02 cells (IC50 = 22.81 ug/mL), showing good biocompatibility and high efficacy. 2. LDHs intercalation materials in bimodal imaging and chemotherapy research using co-intercalation method DOX and folic acid targeted molecule FA intercalation to Gd3 + doping. FITC/FA-DOX/Gd-LDHs layered materials were successfully prepared by chemisorption-loaded FITC fluorescent probes between the layers of LDHs. The materials exhibited homogeneous morphology, good stability and particle size ranging from 178 nm. In addition, Gd3+ elements doped by the laminates and FITC molecules adsorbed by the laminates made the composites possess excellent properties at the same time. The relaxation efficiency of this material (r1 = 6.23 mM-1s-1) is higher than that of commercial clinical contrast media (r1 = 4.1 mM-1s-1) and has potential application prospect. LDHs intercalation materials were intercalated with zinc phthalocyanine (ZnPc), indocyanine green (ICG) and folic acid FA into the interlayer of Gd3 + doped LDHs by co-intercalation method. ZnPc-ICG-FA/Gd-LDHs laminated composite was successfully prepared. The composite material ZnPc-ICG-FA/Gd-LDHs not only has excellent fluorescence imaging ability, but also has the ability of NMR imaging with the doped Gd3+ elements in the laminate, thus achieving dual-mode imaging. The relaxation efficiency of the composite material (r1 = 9.13 mM-1s-1) is significantly higher than that of the clinical imaging agent (r 1 = 9.13 mM-1s-1). 1 = 4.1mM-1s-1), which has potential application value. More importantly, based on the upconversion energy mechanism, ICG is excited to convert the light energy into heat energy under near-infrared (808 nm) irradiation, which has the effect of photothermal therapy; the energy generated by the excitation of ICG is partly transferred to ZnPc, resulting in the indirect excitation of ZnPc and the production of singlet oxygen'02'. In summary, a novel layered material based on LDHs was constructed by intercalation assembly method, which has potential application value in the field of integration of bioimaging and cancer therapy.
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08

【相似文獻】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 佟德成;劉翠娟;趙巖;;雜多酸陰離子[CoW_(12)O_(40)]~(5-)柱撐水滑石催化合成阿司匹林的研究[J];黑龍江醫(yī)藥科學;2012年03期

2 ;[J];;年期

相關(guān)會議論文 前10條

1 譚琦;劉新海;李一波;劉玉林;;水滑石類化合物的應(yīng)用研究進展[A];2014年中國非金屬礦科技與市場交流大會論文集[C];2014年

2 張文會;何靜;錢振義;段雪;;鎳鈦水滑石的制備和表征[A];第一屆全國化學工程與生物化工年會論文摘要集(下)[C];2004年

3 張慧;鄒亢;郭少環(huán);段雪;;大粒徑磁性水滑石的結(jié)構(gòu)、形貌及性能研究[A];中國化學會第二十五屆學術(shù)年會論文摘要集（上冊）[C];2006年

4 舒心;張文會;高繁星;何靜;;鎳鈦水滑石的合成及表征[A];中國化學會第二十五屆學術(shù)年會論文摘要集（下冊）[C];2006年

5 倪哲明;姚萍;胥倩;王巧巧;;鈣鋁水滑石的主客體作用力[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第14分會場摘要集[C];2010年

6 孫智勇;靳蘭;衛(wèi)敏;段雪;;染料小分子插層水滑石的制備及可控性熒光研究[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第12分會場摘要集[C];2010年

7 蘇繼新;王仲鵬;聶玉倫;牟真;蔣政;郝鄭平;;鑭摻雜水滑石材料的熱分解過程研究[A];第十一屆全國稀土催化學術(shù)會議論文集[C];2004年

8 陶玉妃;楊菁;朱建華;;水滑石改性二氧化硅:苯酚吸附新材料[A];中國化學會第27屆學術(shù)年會第01分會場摘要集[C];2010年

9 吳曉妮;;水滑石類化合物在催化領(lǐng)域中的應(yīng)用[A];第七屆全國工業(yè)催化技術(shù)及應(yīng)用年會論文集[C];2010年

10 陸軍;閆東鵬;段雪;;水滑石客體層間排布的理論研究[A];中國化學會第26屆學術(shù)年會理論化學方法和應(yīng)用分會場論文集[C];2008年

相關(guān)重要報紙文章 前1條

1 記者 李麗云 通訊員 唐曉偉;藥物效力“導航儀”說了算[N];科技日報;2013年

相關(guān)博士學位論文 前10條

1 李長明;水滑石拓撲轉(zhuǎn)變與雙金屬催化材料的結(jié)構(gòu)調(diào)控及性能強化[D];北京化工大學;2014年

2 滕旭;基于水滑石納米材料增敏的過氧亞硝酸體系化學發(fā)光行為研究[D];北京化工大學;2015年

3 張曉菲;氨基酸的催化機理和水滑石限域作用的理論研究[D];北京化工大學;2016年

4 關(guān)山月;水滑石插層材料在生物成像和癌癥治療領(lǐng)域的研究[D];北京化工大學;2016年

5 趙曉非;水滑石向復合金屬氧化物的轉(zhuǎn)晶機制及相關(guān)產(chǎn)物性能研究[D];北京化工大學;2011年

6 譚琦;納米水滑石的機械力化學/晶化法合成及其應(yīng)用研究[D];東北大學;2012年

7 楊淼森;中空水滑石納米結(jié)構(gòu)的制備與性能研究[D];北京化工大學;2012年

8 杜隆超;聚合物/水滑石類層狀雙氫氧化物復合材料的制備和結(jié)構(gòu)性能研究[D];中國科學技術(shù)大學;2006年

9 薛繼龍;水滑石材料處理染料廢水的研究[D];浙江工業(yè)大學;2014年

10 劉芳;水滑石納米材料催化化學發(fā)光及其分析應(yīng)用[D];北京化工大學;2014年

相關(guān)碩士學位論文 前10條

1 滕春娟;鎳鈷鋁三元水滑石的制備及其電化學性能研究[D];哈爾濱工程大學;2013年

2 熊亮;水性聚氨酯/水滑石復合材料的制備與性能研究[D];華南理工大學;2015年

3 李旭;水滑石類層狀化合物的制備、微分析及應(yīng)用研究[D];河北大學;2015年

4 薛曉宇;復合型插層水滑石熱穩(wěn)定劑制備及穩(wěn)定PVC熱機理研究[D];上海工程技術(shù)大學;2015年

5 王彥彥;Pt納米晶/水滑石催化劑制備及其對α,β-不飽和醛加氫性能研究[D];鄭州大學;2015年

6 張笑宇;銅基水滑石催化劑的制備及其苯酚羥基化性能研究[D];北京化工大學;2015年

7 童哲源;層狀復合金屬氫氧化物在中性介質(zhì)中電催化氧析出性能研究[D];北京化工大學;2015年

8 李忠澤;高比表面積水滑石材料的宏量制備及吸附性能研究[D];北京化工大學;2015年

9 榮婉琪;水滑石及其插層材料對Co(Ⅱ)高選擇性傳感的研究及其應(yīng)用[D];北京化工大學;2015年

10 張曼琳;水滑石—碳量子點復合物的吸附及催化性能研究[D];北京化工大學;2015年

，

本文編號：2206357