【摘要】：研究目的:癌癥,是人類面臨的一個(gè)重要的公共衛(wèi)生問題,其發(fā)病率和死亡率一直不斷上升。目前,癌癥治療的主要手段為手術(shù)治療、化療、放療。此外,基因治療、免疫治療和光動(dòng)力治療等手段也逐漸出現(xiàn)并用于臨床治療。其中,光動(dòng)力療法(Photodynamic Therapy,PDT)是近年來頗受重視的一種癌癥新療法。這種療法將選擇性聚集在腫瘤組織的光敏藥物利用特定波長(zhǎng)的激光照射,與周圍的氧氣反應(yīng),生成對(duì)細(xì)胞具有破壞作用的單線態(tài)氧,從而引發(fā)光化學(xué)反應(yīng),導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞和組織的破壞及功能失常,干擾腫瘤細(xì)胞的生長(zhǎng)并導(dǎo)致死亡。與傳統(tǒng)腫瘤治療相比之下,光動(dòng)力治療更容易控制,并且可以選擇性地消滅惡性腫瘤細(xì)胞,同時(shí)能夠保留正常的組織。目前,光動(dòng)力治療的局限性在于生物組織對(duì)可見光的吸收和散射造成光的衰減,導(dǎo)致光在組織中的穿透深度有限,對(duì)組織深處的實(shí)體腫瘤的治療效果較差,僅能對(duì)皮膚表淺區(qū)域的病變進(jìn)行治療。針對(duì)光動(dòng)力治療的問題,本研究改進(jìn)的辦法是引入雙光子激光,與臨床使用的單光子激光相比,雙光子激光可以增加光的穿透深度,并且減少光損傷。但是,目前臨床使用的光敏藥物幾乎沒有雙光子吸收。因此,需要研發(fā)新的光敏藥物體系以解決光動(dòng)力治療存在的問題。本研究利用雙光子激光,設(shè)計(jì)合成能夠發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng)(FRET)的納米新體系并用于雙光子成像和光動(dòng)力治療效應(yīng)研究。研究方法:選擇兩種具有較強(qiáng)雙光子吸收截面的熒光染料作為FRET效應(yīng)的供體,選擇暗細(xì)胞毒性小的光敏藥物作為FRET效應(yīng)的受體,設(shè)計(jì)新型雙光子響應(yīng)光動(dòng)力治療給藥體系。具體內(nèi)容如下:1.選擇將經(jīng)典光敏藥物孟加拉紅(Rose Bengal,RB)與具有超高雙光子吸收截面的納米材料氮摻雜的石墨烯量子點(diǎn)(N-GQD)偶聯(lián)配對(duì),合成了一種穩(wěn)定的氮摻雜石墨烯量子點(diǎn)-孟加拉紅納米體系(N-GQD-RB)用于雙光子光動(dòng)力治療和成像。通過透射電子顯微鏡、紅外光譜儀、激光共聚焦掃描電子顯微鏡等儀器對(duì)納米粒子進(jìn)行表征,通過激光猝滅法、熒光壽命法、直接激發(fā)法對(duì)納米粒子內(nèi)部FRET效應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證,利用單線態(tài)氧捕獲劑檢測(cè)納米粒子產(chǎn)生單線態(tài)氧的能力,對(duì)納米粒子在單雙光子激發(fā)下的細(xì)胞毒性進(jìn)行研究。利用NIH小鼠為動(dòng)物模型,通過尾靜脈注射給藥,研究體系雙光子成像與光動(dòng)力治療效果。2.以聚丙烯胺鹽酸鹽(PAH)為正聚電解質(zhì)囊壁,與光敏劑孟加拉紅(Rose Bengal,RB)進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)作為殼,通過靜電作用力組裝在雙芘分子Bis(Pyrene)(BP)形成的核上,得到一種內(nèi)部能發(fā)生FRET效應(yīng)的雙芘-孟加拉紅納米體系(BP-RB),利用透射電鏡、納米粒度儀、熒光光譜儀、激光共聚焦掃描電子顯微鏡等儀器對(duì)該納米體系進(jìn)行表征,通過激光猝滅法、熒光壽命法、直接激發(fā)法對(duì)納米體系內(nèi)部FRET效應(yīng)進(jìn)行驗(yàn)證,利用共聚焦顯微鏡對(duì)該納米材料的穿透深度進(jìn)行檢測(cè)。研究該納米材料光照后產(chǎn)生單線態(tài)氧的能力以及單雙光子照射下的細(xì)胞毒性。研究結(jié)果:1.合成N-GQD-RB納米體系粒徑為5 nm,BP-RB納米體系粒徑為60 nm。這兩個(gè)體系組成、形貌和尺度明確。2.N-GQD-RB分子內(nèi)部和BP-RB納米體系內(nèi)部均能夠發(fā)生FRET效應(yīng)。3.N-GQD-RB納米體系和BP-RB納米體系經(jīng)過光照后都能夠產(chǎn)生單線態(tài)活性氧,經(jīng)過雙光子光照,細(xì)胞光毒性效果顯著。4.N-GQD-RB在雙光子激光照射中的血管成像清晰明顯,信噪比要明顯高于單光子成像,并且低劑量的N-GQD-RB經(jīng)雙光子激光照射可以導(dǎo)致血管閉合。5.BP-RB納米體系經(jīng)雙光子激光照射后在2000μm處仍可被檢測(cè)到。研究結(jié)論:1.成功設(shè)計(jì)合成了兩種納米體系,即N-GQD-RB體系和BP-RB體系,并對(duì)其進(jìn)行表征,兩種體系結(jié)構(gòu)明確,分散良好。2.兩種納米體系都存在熒光共振能量轉(zhuǎn)移效應(yīng),能夠吸收雙光子能量并傳遞給光敏藥物生成單線態(tài)氧。3.兩種納米體系的單光子及雙光子激發(fā)后細(xì)胞光毒性效果顯著。4.兩種納米體系都可以用于深層生物組織成像和腫瘤的光動(dòng)力治療。
【圖文】：

圖 1.1 腫瘤的生物學(xué)特征和對(duì)應(yīng)的解決手段[7, 8]。Fig. 1.1 Therapeutic Targeting of the Hallmarks of Cancer.對(duì)上述癌癥生物學(xué)性質(zhì)特征，目前出現(xiàn)了多種的癌癥治療方法。目前常外科手術(shù)治療、化療、放療外，基因治療、免疫治療、光動(dòng)力治療等手出現(xiàn)。其中，光動(dòng)力治療的腫瘤靶向性好，，且該療法屬于微創(chuàng)治療，通正常組織，已逐步成為多種腫瘤治療方法之一。對(duì)有關(guān)光動(dòng)力治療理論一步的研究可以為癌癥患者提供更大的生存幾率[9]。光動(dòng)力治療概述光動(dòng)力治療的發(fā)展用光治療源于 1900 年，Rabb 在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)化學(xué)物質(zhì)吖啶橙被光照射后物體的現(xiàn)象[10]。使用光治療癌癥的想法始于 1903 年，Tappeiner 和 Jesion紅染料和陽(yáng)光來治療皮膚癌患者，證實(shí)了伊紅可以作為光敏劑用于人體[11]

到高能級(jí)的過程，其吸收與光強(qiáng)呈線性關(guān)系。而雙光收激光器發(fā)出的兩個(gè)低能光子使前線軌道的電子躍年 Kaiser W.等人首次從紅寶石脈沖激光器中觀察到了象[34]，即在脈沖激光的激發(fā)下，具有大 π 鍵共軛體機(jī)分子同時(shí)吸收兩個(gè)光子從基態(tài)躍遷到了高能級(jí)，由能量產(chǎn)生熒光即為雙光子熒光。吸收相比，雙光子的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）雙光子吸收的射，所用的激發(fā)光的波長(zhǎng)是單光子吸收激發(fā)光波長(zhǎng)的發(fā)波長(zhǎng)更長(zhǎng)，位于紅外或近紅外區(qū)域，光穿透能力強(qiáng)對(duì)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光吸收較小，而且具有較好光化學(xué)穩(wěn)定性更深的穿透深度。（2）在雙光子激發(fā)下，樣品被激其他位置難以發(fā)生雙光子吸收，便于更清晰的觀測(cè)，
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R73-3

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 孫學(xué)剛,張麗華,姜勇;FRET的理論基礎(chǔ)及應(yīng)用[J];中國(guó)病理生理雜志;2004年09期

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前3條

1 丑凱亮;量子點(diǎn)在光動(dòng)力療法中的新應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2013年

2 伍旭;基于納米材料的腫瘤活體熒光成像以及光動(dòng)力學(xué)治療研究[D];湖南大學(xué);2010年

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本文編號(hào)：2667845