基于立方體氧化鐵納米顆粒的磁性復合微納米球的合成及其生物應(yīng)用
發(fā)布時間：2021-06-13 14:00
為了滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需求,將多種功能性納米材料作為結(jié)構(gòu)單元有機地整合到同一個結(jié)構(gòu)中制備出多功能納米材料是當前的研究熱點。磁性納米材料是一種重要的功能性結(jié)構(gòu)單元,如何將磁性氧化鐵納米顆粒與其它功能材料有序地結(jié)合并開發(fā)其應(yīng)用引起了生物醫(yī)學等領(lǐng)域研究者廣泛的關(guān)注。本工作中,我們基于高性能的四氧化三鐵納米立方體在納米和微米的兩個尺度上進行有序組裝,制備出一系列磁性微/納米球。具體研究成果如下:首先,運用高溫分解法合成出磁性的立方體氧化鐵納米顆粒（FION）和磷化銦量子點,并運用嵌段共聚物PEG-b-PHEP進行修飾,制備出磁性熒光納米膠束(MFMPHEP)。對該磁性熒光納米膠束的形貌,表面電位和粒徑進行了系統(tǒng)的測試�？梢酝ㄟ^運用外磁場操控這種磁性納米組裝體,顯示出良好的磁靶向性以及光響應(yīng)性。磁性熒光納米膠束MFMPHEP在外磁場的作用下在腫瘤區(qū)域富集,其T2核磁共振造影性能也為體內(nèi)磁共振示蹤提供了可能。與此同時,磁性熒光納米膠束在交變磁場中顯示出顯著的升溫效果,可用于腫瘤的磁共振成像-磁熱療的診療一體化。進一步,基于FION進...
【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：86 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同形貌的磁性氧化鐵納米顆粒Fig1.1Magneticironoxidenanoparticleswithdifferentmorphologies
合肥工業(yè)大學碩士學位論文6圖1.2磁性氧化鐵納米顆粒在生物醫(yī)學中的應(yīng)用Fig1.2Applicationofmagneticironoxidenanoparticlesinbiomedicine1.3.1磁控藥物傳遞與釋放在生物體內(nèi)，磁性氧化鐵納米顆�？梢酝ㄟ^主動或被動地向目標器官，組織或細胞傳遞并且釋放其攜帶的活性化合物（藥物分子）。主動靶向主要依賴于磁性氧化鐵納米材料表面修飾的配體與靶向器官，組織以及細胞上的某些受體特異性結(jié)合，進而達到了藥物傳遞與釋放[38]。另一方面，被動靶向主要依賴于增強的滲透和保留效應(yīng)(EPR效應(yīng))，促進了這些磁性氧化鐵納米材料在血管系統(tǒng)受損部位的形成擴散和積累，從而進行藥物傳遞和釋放。最重要的是，藥物遞送可以結(jié)合磁加熱來控制藥物釋放，并結(jié)合核磁共振成像來跟蹤治療和分析顆粒的生物分布，降解[39]。傳統(tǒng)的藥物傳遞方法依賴于人體固有的生物傳遞過程，如血液流動、組織基質(zhì)的滲透和細胞攝齲在數(shù)百萬年的進化過程中，這些過程已經(jīng)被完善，為身體的所有細胞提供了有效的氧氣和營養(yǎng)。但是，它們不利于許多治療藥物的傳遞，尤其是癌癥化療藥物。許多化療藥物的治療指數(shù)較低，主要原因是化療藥物同時對癌細胞和正常細胞都是有毒的�；熕幬锿ǔ７植加谌�，可引起一系列的不良反應(yīng)，限制了癌癥患者的治療選擇[40]。因此，磁性靶向治療吸引了學者們進行廣泛的研究活動，其目標是通過磁場引導藥物分子載體，使其優(yōu)先積累在靶組織中，從而有助于減少其藥物的副作用。在磁靶向技術(shù)中，先通過物理吸附或化學結(jié)合的方式將磁性氧化鐵納米顆粒與藥物分子相結(jié)合，然后磁性氧化鐵納米顆粒進入體內(nèi)循環(huán)后，
合肥工業(yè)大學碩士學位論文8圖1.3阿霉素磁性靶向載體在臨床上的應(yīng)用Fig1.3Clinicalapplicationofmagnetictargetedcarriers-doxorubicin磁性靶向已被廣泛應(yīng)用于基因傳遞。事實上，“磁分離”一詞是為了利用磁場來提高遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)染效率而創(chuàng)造的。關(guān)于使用磁轉(zhuǎn)染在培養(yǎng)細胞中，特別是在那些使用常規(guī)基因遞送方法難以轉(zhuǎn)染的細胞中實現(xiàn)高轉(zhuǎn)染效率的報道已有很多了。設(shè)計用于磁轉(zhuǎn)染的磁性氧化鐵納米顆粒通常表面會修飾陽離子聚合物，例如聚乙烯亞胺（PEI）或陽離子脂質(zhì)，用于通過靜電相互作用吸附siRNA或DNA質(zhì)粒。再通過外加磁場可以使離子集中在細胞表面，從而增強細胞對其攜帶的核酸的吸收效果。同時在被細胞內(nèi)化后，陽離子進一步破壞核內(nèi)體的穩(wěn)定性，將從核內(nèi)釋放到細胞質(zhì)中。磁性靶向還可以改善體內(nèi)基因傳遞。例如，在小鼠模型中，siRNAs與含有磁性氧化鐵納米顆粒的脂質(zhì)體混合后，可以通過磁靶向準確到達皮下腫瘤，從而抑制腫瘤的生長。臨床研究表明，人體中的磁性靶向需要磁場詳細的計算與設(shè)計，其中要考慮磁體的排列，目標組織的解剖結(jié)構(gòu)以及注射磁性氧化鐵納米顆粒的藥代動力學，要完全實現(xiàn)臨床化，仍然面臨著巨大地挑戰(zhàn)。與此同時，癌癥免疫治療、治療性基因組編輯等新興醫(yī)學領(lǐng)域都為磁靶向的應(yīng)用提供了新的機遇[47]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Ferrimagnetic m PEG-b-PHEP copolymer micelles loaded with iron oxide nanocubes and emodin for enhanced magnetic hyperthermia–chemotherapy[J]. Yonghong Song,Dongdong Li,Yang Lu,Kun Jiang,Yi Yang,Yunjun Xu,Liang Dong,Xu Yan,Daishun Ling,Xianzhu Yang,Shu-Hong Yu. National Science Review. 2020(04)
[2]趨磁細菌多樣性與應(yīng)用研究進展[J]. 方元,張同偉,曹長乾,田杰生,林巍. 中國生物工程雜志. 2019(12)
[3]磁性納米材料的生物醫(yī)學應(yīng)用進展[J]. 唐倩倩,張藝凡,和媛,彭明麗,翟高紅,樊海明. 生物化學與生物物理進展. 2019(04)
本文編號：3227661
【文章來源】：合肥工業(yè)大學安徽省 211工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】：86 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
不同形貌的磁性氧化鐵納米顆粒Fig1.1Magneticironoxidenanoparticleswithdifferentmorphologies
合肥工業(yè)大學碩士學位論文6圖1.2磁性氧化鐵納米顆粒在生物醫(yī)學中的應(yīng)用Fig1.2Applicationofmagneticironoxidenanoparticlesinbiomedicine1.3.1磁控藥物傳遞與釋放在生物體內(nèi)，磁性氧化鐵納米顆�？梢酝ㄟ^主動或被動地向目標器官，組織或細胞傳遞并且釋放其攜帶的活性化合物（藥物分子）。主動靶向主要依賴于磁性氧化鐵納米材料表面修飾的配體與靶向器官，組織以及細胞上的某些受體特異性結(jié)合，進而達到了藥物傳遞與釋放[38]。另一方面，被動靶向主要依賴于增強的滲透和保留效應(yīng)(EPR效應(yīng))，促進了這些磁性氧化鐵納米材料在血管系統(tǒng)受損部位的形成擴散和積累，從而進行藥物傳遞和釋放。最重要的是，藥物遞送可以結(jié)合磁加熱來控制藥物釋放，并結(jié)合核磁共振成像來跟蹤治療和分析顆粒的生物分布，降解[39]。傳統(tǒng)的藥物傳遞方法依賴于人體固有的生物傳遞過程，如血液流動、組織基質(zhì)的滲透和細胞攝齲在數(shù)百萬年的進化過程中，這些過程已經(jīng)被完善，為身體的所有細胞提供了有效的氧氣和營養(yǎng)。但是，它們不利于許多治療藥物的傳遞，尤其是癌癥化療藥物。許多化療藥物的治療指數(shù)較低，主要原因是化療藥物同時對癌細胞和正常細胞都是有毒的�；熕幬锿ǔ７植加谌�，可引起一系列的不良反應(yīng)，限制了癌癥患者的治療選擇[40]。因此，磁性靶向治療吸引了學者們進行廣泛的研究活動，其目標是通過磁場引導藥物分子載體，使其優(yōu)先積累在靶組織中，從而有助于減少其藥物的副作用。在磁靶向技術(shù)中，先通過物理吸附或化學結(jié)合的方式將磁性氧化鐵納米顆粒與藥物分子相結(jié)合，然后磁性氧化鐵納米顆粒進入體內(nèi)循環(huán)后，
合肥工業(yè)大學碩士學位論文8圖1.3阿霉素磁性靶向載體在臨床上的應(yīng)用Fig1.3Clinicalapplicationofmagnetictargetedcarriers-doxorubicin磁性靶向已被廣泛應(yīng)用于基因傳遞。事實上，“磁分離”一詞是為了利用磁場來提高遺傳物質(zhì)的轉(zhuǎn)染效率而創(chuàng)造的。關(guān)于使用磁轉(zhuǎn)染在培養(yǎng)細胞中，特別是在那些使用常規(guī)基因遞送方法難以轉(zhuǎn)染的細胞中實現(xiàn)高轉(zhuǎn)染效率的報道已有很多了。設(shè)計用于磁轉(zhuǎn)染的磁性氧化鐵納米顆粒通常表面會修飾陽離子聚合物，例如聚乙烯亞胺（PEI）或陽離子脂質(zhì)，用于通過靜電相互作用吸附siRNA或DNA質(zhì)粒。再通過外加磁場可以使離子集中在細胞表面，從而增強細胞對其攜帶的核酸的吸收效果。同時在被細胞內(nèi)化后，陽離子進一步破壞核內(nèi)體的穩(wěn)定性，將從核內(nèi)釋放到細胞質(zhì)中。磁性靶向還可以改善體內(nèi)基因傳遞。例如，在小鼠模型中，siRNAs與含有磁性氧化鐵納米顆粒的脂質(zhì)體混合后，可以通過磁靶向準確到達皮下腫瘤，從而抑制腫瘤的生長。臨床研究表明，人體中的磁性靶向需要磁場詳細的計算與設(shè)計，其中要考慮磁體的排列，目標組織的解剖結(jié)構(gòu)以及注射磁性氧化鐵納米顆粒的藥代動力學，要完全實現(xiàn)臨床化，仍然面臨著巨大地挑戰(zhàn)。與此同時，癌癥免疫治療、治療性基因組編輯等新興醫(yī)學領(lǐng)域都為磁靶向的應(yīng)用提供了新的機遇[47]。
【參考文獻】：
期刊論文
[1]Ferrimagnetic m PEG-b-PHEP copolymer micelles loaded with iron oxide nanocubes and emodin for enhanced magnetic hyperthermia–chemotherapy[J]. Yonghong Song,Dongdong Li,Yang Lu,Kun Jiang,Yi Yang,Yunjun Xu,Liang Dong,Xu Yan,Daishun Ling,Xianzhu Yang,Shu-Hong Yu. National Science Review. 2020(04)
[2]趨磁細菌多樣性與應(yīng)用研究進展[J]. 方元,張同偉,曹長乾,田杰生,林巍. 中國生物工程雜志. 2019(12)
[3]磁性納米材料的生物醫(yī)學應(yīng)用進展[J]. 唐倩倩,張藝凡,和媛,彭明麗,翟高紅,樊海明. 生物化學與生物物理進展. 2019(04)
本文編號：3227661
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