【摘要】：光熱治療技術(shù)是利用光熱轉(zhuǎn)換劑將吸收的近紅外光能量轉(zhuǎn)換成局部高熱來(lái)殺死癌細(xì)胞的一種新興的癌癥治療手段。該技術(shù)具有高效、易操作、微創(chuàng)、毒副作用小的優(yōu)點(diǎn)。在光熱轉(zhuǎn)換劑的基礎(chǔ)上構(gòu)筑具有載藥功能的納米復(fù)合材料,可以實(shí)現(xiàn)光熱與藥物的協(xié)同治療,進(jìn)而達(dá)到增強(qiáng)癌癥治療效果的目的。超分子大環(huán)能通過(guò)非共價(jià)鍵相互作用力絡(luò)合相應(yīng)的客體分子,是超分子化學(xué)的重要組成部分。其與具有光、電、磁特性的無(wú)機(jī)納米粒子復(fù)合后,極大的擴(kuò)展了這些無(wú)機(jī)材料在催化、傳感檢測(cè)、藥物運(yùn)輸?shù)阮I(lǐng)域的應(yīng)用。將超分子大環(huán)引入光熱轉(zhuǎn)換材料中有望合成出新型的多功能納米治療體系�；谶@個(gè)設(shè)想,本論文首先構(gòu)筑了環(huán)糊精修飾的Cu S復(fù)合熒光介孔二氧化硅材料,并將其用于細(xì)胞成像、光熱治療和藥物的刺激響應(yīng)性釋放;其次,基于柱芳烴穩(wěn)定的Cu S納米粒子設(shè)計(jì)合成了具有靶向、化療和光熱治療功能的超分子納米體系;最后,開(kāi)發(fā)了聚多巴胺(PDA)包裹的Mn WO4光熱轉(zhuǎn)換納米復(fù)合材料(Mn WO4@PDA),并對(duì)其光熱消融癌細(xì)胞的能力進(jìn)行了探究。主要研究結(jié)果如下:1、首先通過(guò)共沉淀法制備了四苯基乙烯摻雜的熒光介孔二氧化硅納米粒子(FMSN),然后在FMSN材料的表面修飾上客體分子苯并咪唑。同時(shí)利用配體交換法合成環(huán)糊精功能化的超小Cu S納米粒子(CD-Cu S,4.2 nm)。CD-Cu S以形成環(huán)糊精-苯并咪唑包合物的方式成功組裝在FMSN上,得到FMSN@Cu S復(fù)合材料。CD-Cu S既作為光熱轉(zhuǎn)換劑,也充當(dāng)FMSN的納米閥門(mén)。用808 nm激光照射50-800μg/m L的FMSN@Cu S分散液7分鐘,溫度上升5-28 o C;反復(fù)照射后,材料的光熱轉(zhuǎn)換能力保持不變,呈現(xiàn)出較好的光熱穩(wěn)定性。預(yù)先裝載上抗癌藥阿霉素鹽酸鹽(DOX)后,得到的DOX-loaded FMSN@Cu S材料在酸刺激下釋放出DOX,再附加近紅外激光照射能明顯地促進(jìn)藥物的釋放,這主要是因?yàn)樗嵝詶l件下閥門(mén)打開(kāi),DOX的溶解度變好,及CD-Cu S納米粒子在近紅外激光照射下產(chǎn)生的熱能有效的促進(jìn)DOX分子的運(yùn)動(dòng);在p H=7.4的正常生理環(huán)境中,材料的藥物釋放量為零,故該納米載體的使用可有效地降低藥物對(duì)正常組織的副作用。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)證實(shí)與單獨(dú)的化療和熱療相比,DOX-loaded FMSN@Cu S材料的熱療和化療的聯(lián)合治療作用能起到一個(gè)最強(qiáng)的殺傷胃癌細(xì)胞的效果。此外,該材料可用于細(xì)胞的熒光成像,及實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)DOX在細(xì)胞內(nèi)的運(yùn)輸進(jìn)程。2、一鍋法合成了水分散性好的羧基鈉鹽全功能化柱[5]芳烴(CP[5]A)修飾的Cu S納米粒子(Cu S@CP,6 nm)。Cu S@CP水分散液在700-1100 nm的近紅外區(qū)有強(qiáng)吸收;808 nm激光(2 W/cm2)照射Cu S@CP分散液(14.5-174μg/m L)7分鐘后,分散液溫度上升10-44 o C;根據(jù)Roper報(bào)道的方法計(jì)算出Cu S@CP的光熱轉(zhuǎn)換效率為34%;且Cu S@CP具有較好的光熱穩(wěn)定性。同時(shí)設(shè)計(jì)合成了能靶向肝癌細(xì)胞及鍵合CP[5]A的半乳糖衍生物G。利用核磁滴定法測(cè)出G與CP[5]A間的絡(luò)合常數(shù)為(1.07±0.24)×104 M-1,表明它們之間存在較強(qiáng)的主客體作用。通過(guò)這種主客體作用,化合物G可成功地組裝在Cu S@CP納米粒子上,得到Cu S@CPG復(fù)合材料。由于存在G分子對(duì)肝癌細(xì)胞(Hep G2細(xì)胞)的主動(dòng)靶向作用,Cu S@CPG材料光熱消融Hep G2細(xì)胞的能力強(qiáng)于Cu S@CP材料。為了在光熱治療的同時(shí)能進(jìn)行藥物治療,我們將抗癌藥DOX通過(guò)靜電作用進(jìn)一步負(fù)載在Cu S@CPG上,Cu S@CPG的載藥量高達(dá)48.4%。得到的Cu S@CPG-DOX復(fù)合材料在酸性環(huán)境中釋放出DOX,在正常生理環(huán)境中的藥物釋放量則為零。熒光共聚焦成像和流式分析共同證明在G分子的主動(dòng)靶向作用下,更多的Cu S@CPG-DOX材料被Hep G2細(xì)胞所攝入。在小鼠腫瘤模型實(shí)驗(yàn)中,808 nm激光照射下的Cu S@CPG和Cu S@CPG-DOX材料皆表現(xiàn)出明顯的抗腫瘤生長(zhǎng)能力,而無(wú)光照的Cu S@CPG-DOX材料的抗腫瘤生長(zhǎng)能力較差,表明Cu S@CPG-DOX材料具有顯著的光熱治療效果,但其化療效果較弱。3、首先利用水熱法合成了甘氨酸修飾的Mn WO4納米粒子。聚集在Mn WO4納米粒子表面的多巴胺鹽酸鹽在弱堿性環(huán)境中發(fā)生聚合,得到核殼結(jié)構(gòu)的Mn WO4@PDA納米復(fù)合材料。808 nm激光(2 W/cm2)照射Mn WO4@PDA水分散液(50-1000μg/m L)7分鐘后,其溫度上升9.4-35.7 o C;多次循環(huán)照射后的Mn WO4@PDA材料的光熱轉(zhuǎn)換能力保持不變,展現(xiàn)出超強(qiáng)的光熱穩(wěn)定性能。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)和小鼠各器官的組織切片分析初步證實(shí)了Mn WO4@PDA材料良好的生物相容性。Mn WO4@PDA材料(≥200μg/m L)被808 nm激光(10 W/cm2)照射7分鐘后呈現(xiàn)出超強(qiáng)的光熱消融癌細(xì)胞的能力。
【圖文】：

吉林大學(xué)博士學(xué)位論文的引入能為多功能光熱轉(zhuǎn)換納米復(fù)合材料的構(gòu)建提供更多的機(jī)會(huì)。本章節(jié)我們主要論述四類(lèi)常見(jiàn)的光熱轉(zhuǎn)換材料（金屬納米材料、碳納米材料、聚合物材料和銅基氧硫族材料）和超分子大環(huán)功能化的無(wú)機(jī)納米材料在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中的研究現(xiàn)狀，當(dāng)中著重討論這些復(fù)合材料的設(shè)計(jì)合成思路及其光熱、載藥和成像應(yīng)用性能。

圖 1.2（a）不同溫度下的細(xì)胞活性，（b）生物組織的光學(xué)窗口光熱治療中所使用的激光光源需要具備組織穿透能力強(qiáng)、光衰減少和生物組織傷害低的特點(diǎn)。從生物組織的光學(xué)窗口可知（圖 1.2b），生物體中的水、氧合血紅蛋白及還原血紅蛋白對(duì)于 670-890 nm 波長(zhǎng)的光的吸收能力最弱，故選用此范圍的激光進(jìn)行光熱治療最為合適[13]。能夠有效地把吸收的近紅外光能量轉(zhuǎn)換為局部高熱的材料稱(chēng)為光熱轉(zhuǎn)換材料，光熱轉(zhuǎn)換材料一般在近紅外區(qū)有較強(qiáng)的吸收。目前研究較多的光熱轉(zhuǎn)換材料主要有四種，如表格 1.1 所示。第一種是金屬基納米材料，如金納米棒、鈀納米片、鉑納米粒子等[14-23]。該類(lèi)材料的光熱轉(zhuǎn)換特性來(lái)源于表面等離子體共振，能通過(guò)材料的形貌調(diào)控進(jìn)行調(diào)節(jié)。缺點(diǎn)是光熱穩(wěn)定性較差，且制備價(jià)格昂貴。第二種是碳納米材料，如碳點(diǎn)[24]、碳納米管[25,26]、石墨烯[27-29]等。它們具有較好的光熱穩(wěn)定性及生物相容性，不僅能作為光熱轉(zhuǎn)換劑，也可通過(guò) π-π 堆疊作用運(yùn)載含有芳香基的藥物分子。但此類(lèi)材料繁瑣的制備過(guò)程
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：R730.5;TB33

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 陳瑞;王晶晶;喬宏志;;有機(jī)光熱轉(zhuǎn)換材料及其在光熱療法中的應(yīng)用[J];化學(xué)進(jìn)展;2017年Z2期

2 熊濤;何美鳳;;光熱轉(zhuǎn)換材料及太陽(yáng)能熱水器的現(xiàn)狀和發(fā)展方向[J];材料導(dǎo)報(bào);2010年19期

3 蔣家興;趙劍曦;姜蓉;;太陽(yáng)光熱轉(zhuǎn)換吸收薄膜制備方法:現(xiàn)狀與發(fā)展[J];材料導(dǎo)報(bào);2009年21期

4 揚(yáng)倫華;;專(zhuān)利技術(shù)介紹太陽(yáng)能光熱轉(zhuǎn)換器 專(zhuān)利號(hào):85201329.9[J];太陽(yáng)能;1987年02期

5 劉景蘭;一種液態(tài)太陽(yáng)能集熱器[J];能源研究與信息;1988年01期

6 ;不怕火燒,還能實(shí)現(xiàn)光熱轉(zhuǎn)換!上海硅酸鹽所研制出新型光熱轉(zhuǎn)換耐火紙[J];中國(guó)粉體工業(yè);2019年01期

7 石海峰,張興祥,王學(xué)晨,牛建津;光熱轉(zhuǎn)換纖維的蓄熱性能研究[J];材料工程;2002年10期

8 宋玲利;張仁元;毛凌波;;納米流體光熱轉(zhuǎn)換特性的研究[J];廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào);2011年02期

9 單桂曄;許世玉;石雯;;金納米顆粒溶液的光熱轉(zhuǎn)換效率測(cè)量[J];物理實(shí)驗(yàn);2018年04期

10 李欣遠(yuǎn);紀(jì)穆為;王虹智;涂國(guó)鵬;萬(wàn)曉冬;劉佳佳;劉佳;徐萌;張加濤;;近紅外光熱轉(zhuǎn)換納米晶研究進(jìn)展[J];中國(guó)光學(xué);2017年05期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 邱江源;張美婷;覃方紅;萬(wàn)婷;肖碧源;黃在銀;;基于光-微熱量系統(tǒng)初探納米銀光熱轉(zhuǎn)換性能[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第六屆全國(guó)熱分析動(dòng)力學(xué)與熱動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2017年

2 陳志鋼;余諾;胡俊青;;用于癌癥治療的半導(dǎo)體光熱轉(zhuǎn)換納米材料[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第29屆學(xué)術(shù)年會(huì)摘要集——第35分會(huì)：納米生物醫(yī)學(xué)中的化學(xué)問(wèn)題[C];2014年

3 邱江源;肖碧源;張美婷;黃在銀;;P25缺陷的調(diào)控及光熱轉(zhuǎn)換性能的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第六屆全國(guó)熱分析動(dòng)力學(xué)與熱動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2017年

4 楊洪;王猛;劉見(jiàn)見(jiàn);劉梅花;劉偉;;基于光熱轉(zhuǎn)換效應(yīng)的液晶彈性體材料研究[A];2016年兩岸三地高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)研討會(huì)（暨第十四屆全國(guó)高分子液晶態(tài)與超分子有序結(jié)構(gòu)學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)）論文集——主題D：液晶高分子的電-光-磁效應(yīng)、器件以及應(yīng)用[C];2016年

5 王聰;;太陽(yáng)能熱發(fā)電光熱轉(zhuǎn)換材料:光譜選擇性吸收涂層的研究[A];2017儲(chǔ)能材料與能量轉(zhuǎn)換技術(shù)專(zhuān)題會(huì)議摘要集[C];2017年

6 王亞培;;基于光熱轉(zhuǎn)換構(gòu)筑近紅外光響應(yīng)的形變高分子微粒[A];第八屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議摘要[C];2013年

7 覃方紅;邱江源;肖碧源;張美婷;黃在銀;;WO_3納米片缺陷的調(diào)控及光熱轉(zhuǎn)換性能的研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第六屆全國(guó)熱分析動(dòng)力學(xué)與熱動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2017年

8 邱江源;肖碧源;張美婷;黃在銀;;黑二氧化鈦納米片的制備及光熱轉(zhuǎn)換性能研究[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第六屆全國(guó)熱分析動(dòng)力學(xué)與熱動(dòng)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2017年

9 陳華兵;;協(xié)同光治療納米藥物[A];2018年第十二屆中國(guó)藥物制劑大會(huì)論文集[C];2018年

10 楊立穩(wěn);朱海濤;梁歡;程旭東;;硫化鉛紅外吸收納米材料的制備及其性能研究[A];全國(guó)第十四屆紅外加熱暨紅外醫(yī)學(xué)發(fā)展研討會(huì)論文及論文摘要集[C];2013年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前9條

1 中科;上海硅酸鹽所研制出新型光熱轉(zhuǎn)換耐火紙[N];中國(guó)建材報(bào);2019年

2 房琳琳;新型太陽(yáng)能涂層光熱轉(zhuǎn)換率達(dá)90%[N];科技日?qǐng)?bào);2014年

3 張民阜邋邢文柱;華隆12項(xiàng)專(zhuān)利破世界難題[N];中國(guó)現(xiàn)代企業(yè)報(bào);2008年

4 本報(bào)記者 雍黎;孫立東：微觀世界“粉刷匠”[N];科技日?qǐng)?bào);2019年

5 張學(xué)榮 荊向華;延伸產(chǎn)業(yè)鏈條 提升企業(yè)品牌[N];東營(yíng)日?qǐng)?bào);2014年

6 上海都市綠色工程有限公司 周強(qiáng);利用太陽(yáng)能建造大型節(jié)能自控溫室[N];中國(guó)花卉報(bào);2007年

7 本報(bào)記者 陶婷婷 通訊員 段然;高分子無(wú)處不在 讓生活更美好[N];上�？萍紙�(bào);2013年

8 本報(bào)記者 李燕京;光電 將得到更多應(yīng)用[N];中國(guó)消費(fèi)者報(bào);2009年

9 李婭;成都發(fā)展新能源“圈定”五大產(chǎn)業(yè)[N];中國(guó)改革報(bào);2009年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 李清蘭;光熱轉(zhuǎn)換納米復(fù)合材料的制備及其光熱治療和化療性能的研究[D];吉林大學(xué);2018年

2 鄭輝;稀土摻雜低維結(jié)構(gòu)熒光粉的濕法合成與光熱轉(zhuǎn)換特性的研究[D];大連海事大學(xué);2017年

3 宋國(guó)勝;納米半導(dǎo)體光熱轉(zhuǎn)換材料的合成及在光熱治療和化療上的應(yīng)用探索[D];東華大學(xué);2014年

4 田軍龍;具有蝶翅減反射準(zhǔn)周期性微納結(jié)構(gòu)的功能材料制備及性能研究[D];上海交通大學(xué);2015年

5 肖志音;高效率光熱轉(zhuǎn)換試劑的開(kāi)發(fā)及其治療腫瘤應(yīng)用[D];東華大學(xué);2016年

6 姜鎮(zhèn)龍;基于光熱轉(zhuǎn)換的多功能納米復(fù)合材料的生物應(yīng)用以及自調(diào)控基因環(huán)路的探索和理論分析[D];吉林大學(xué);2015年

7 繆昭華;光熱轉(zhuǎn)換納米粒子的制備及癌癥診療研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2017年

8 魏葳;納米流體的輻射特性及其在太陽(yáng)能熱利用中的應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2013年

9 張濤;重力熱管在太陽(yáng)能光電光熱利用中的實(shí)驗(yàn)和理論研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

10 張傳玲;靜電紡絲法組裝一維納米結(jié)構(gòu)單元及組裝體的性能研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2013年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 杭春亮;低溫合成LaB_6及其復(fù)合材料與光熱轉(zhuǎn)換性能研究[D];魯東大學(xué);2018年

2 胥強(qiáng)強(qiáng);新型光熱轉(zhuǎn)換材料的制備及其在成像引導(dǎo)的光熱治療中的應(yīng)用[D];西安電子科技大學(xué);2018年

3 陳建;鈦基多孔光熱轉(zhuǎn)換材料的制備與性能研究[D];武漢科技大學(xué);2018年

4 蔣茜;銀及其化合物納米材料的制備及光熱性能研究[D];青島科技大學(xué);2017年

5 華振濤;磷酸銅微納米材料的制備及其光熱轉(zhuǎn)換性能的研究[D];青島科技大學(xué);2017年

6 張保龍;Fe_3O_4基光熱復(fù)合材料的制備及光熱性能研究[D];青島科技大學(xué);2017年

7 石海峰;光熱轉(zhuǎn)換蓄熱調(diào)溫纖維的研制[D];天津工業(yè)大學(xué);2002年

8 劉信興;工作在250-2000nm波段的過(guò)渡金屬/介質(zhì)光熱轉(zhuǎn)換薄膜的設(shè)計(jì)與制備[D];南京郵電大學(xué);2017年

9 苑曉貞;Fe_3O_4基光熱復(fù)合材料的制備及性能研究[D];青島科技大學(xué);2015年

10 史磊;硫化銅與六硼化鑭光熱材料的制備與性能[D];貴州師范大學(xué);2016年

，

本文編號(hào)：2661288