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功能納米熒光探針用于腫瘤細(xì)胞成像及診治研究

發(fā)布時(shí)間:2016-12-12 15:54

  本文關(guān)鍵詞:功能納米熒光探針用于腫瘤細(xì)胞成像及診治研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。


《山東師范大學(xué)》 2014年

功能納米熒光探針用于腫瘤細(xì)胞成像及診治研究

潘偉  

【摘要】:癌癥是嚴(yán)重威脅人類生命和社會(huì)發(fā)展的重大疾病,是致人死亡的主要原因之一,其發(fā)病率呈逐年上升的趨勢(shì),因此,癌癥的預(yù)防和治療是目前人類醫(yī)學(xué)健康面臨的最大挑戰(zhàn)。一方面,癌癥的早期發(fā)現(xiàn)和診斷是預(yù)防和治療癌癥的關(guān)鍵,研究表明若能早期發(fā)現(xiàn)和做出正確診斷,并采取相應(yīng)的治療措施,可極大提高治愈率和生存率。然而,目前的常規(guī)診斷方法特異性和靈敏度較低,在腫瘤發(fā)生早期較難檢測(cè),當(dāng)確診時(shí)腫瘤細(xì)胞已經(jīng)發(fā)生浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)移,從而錯(cuò)過(guò)治療的最佳時(shí)機(jī)。為了盡早發(fā)現(xiàn)和診斷癌癥,研究者致力于在細(xì)胞水平上利用腫瘤標(biāo)志物的表達(dá)來(lái)檢測(cè)和識(shí)別腫瘤細(xì)胞。另一方面,為了提高癌癥的治療效果,大量研究集中在開(kāi)發(fā)新的藥物和治療方法,但目前化療還存在許多缺陷,例如化療藥物的毒副作用大、靶向治療效果差、腫瘤細(xì)胞會(huì)產(chǎn)生耐藥性等,因此迫切需要我們發(fā)展可控釋放的藥物載體并靶向輸送藥物到腫瘤細(xì)胞,降低藥物的劑量和毒副作用,增強(qiáng)藥物的治療效果,進(jìn)而提高化療的治療效果。 近年來(lái),隨著納米科技的不斷發(fā)展,,納米熒光探針已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域,尤其是腫瘤細(xì)胞的診斷、成像及治療。在這些納米材料中,金納米粒子有著獨(dú)特的光學(xué)特性和生物親和性,因此在生物檢測(cè)、細(xì)胞和活體成像、藥物輸送等方面吸引了人們的廣泛關(guān)注。尤其是高靈敏度、高選擇性對(duì)多種腫瘤標(biāo)志物的檢測(cè)和成像,是目前研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn),而將多組分檢測(cè)的策略應(yīng)用于生物模型中,實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)對(duì)活細(xì)胞內(nèi)多種物質(zhì)的同時(shí)測(cè)定是目前研究的一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。研究表明目前還沒(méi)有能夠同時(shí)檢測(cè)四種或四種以上腫瘤標(biāo)志物的納米探針被成功應(yīng)用在活細(xì)胞中進(jìn)行生物成像,而且大部分多色納米探針都是檢測(cè)同一類型的腫瘤標(biāo)志物,為了更好地避免假陽(yáng)性結(jié)果的出現(xiàn),發(fā)展能同時(shí)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)多種腫瘤標(biāo)志物及不同類型的腫瘤標(biāo)志物的探針并用來(lái)進(jìn)行早期癌癥的診斷是非常必要且有意義的。另外,當(dāng)前的藥物載體主要集中在單一靶向的藥物釋放,無(wú)法同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤細(xì)胞特異性識(shí)別和藥物的可控輸送,發(fā)展多重靶向的藥物載體對(duì)于特異性識(shí)別腫瘤細(xì)胞、腫瘤細(xì)胞內(nèi)的可控釋放、減少用藥量、提高治療效果有著重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。 本論文基于細(xì)胞內(nèi)的mRNA、基質(zhì)金屬蛋白酶(MMP)以及細(xì)胞表面的受體,利用金納米粒子、DNA和肽鏈,設(shè)計(jì)制備了一系列納米探針并用于腫瘤細(xì)胞的檢測(cè)、成像、靶向輸送及治療,具體包括: 1.基于金納米粒子和DNA分子信標(biāo)設(shè)計(jì)了一種四色納米熒光探針,納米探針組裝以后,熒光團(tuán)的熒光被金納米粒子猝滅,當(dāng)遇到目標(biāo)mRNA后,熒光恢復(fù)。首次實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)四種腫瘤mRNA的同時(shí)檢測(cè)和成像。這個(gè)探針具有響應(yīng)快速、特異性好、抗酶切特性以及好的生物親和性等優(yōu)點(diǎn)。該探針可以有效區(qū)分乳腺癌細(xì)胞、肝癌細(xì)胞及正常乳腺細(xì)胞和肝細(xì)胞,并能評(píng)估腫瘤mRNA在細(xì)胞中的不同表達(dá)水平。相比較傳統(tǒng)的單一或者雙組分mRNA的檢測(cè),該方法可以更有效地避免假陽(yáng)性結(jié)果,從而提高癌癥早期診斷的準(zhǔn)確性,為癌癥診斷提供更加全面可靠的信息。 2.利用分步組裝的方式,將DNA分子信標(biāo)和肽鏈組裝到金納米粒子表面,制備了一種四色納米熒光探針。DNA分子信標(biāo)和肽鏈上的熒光團(tuán)可以被金納米粒子猝滅,當(dāng)遇到目標(biāo)mRNA,分子信標(biāo)會(huì)打開(kāi),熒光得以恢復(fù);在MMP存在時(shí),肽鏈會(huì)被切斷并釋放出熒光,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)細(xì)胞內(nèi)mRNA和MMP兩種不同類型的腫瘤標(biāo)志物的同時(shí)檢測(cè)和成像。該探針首次實(shí)現(xiàn)了活細(xì)胞內(nèi)不同類型的多種腫瘤標(biāo)志物的檢測(cè)和成像,并能夠區(qū)分正常細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞以及判斷不同標(biāo)志物表達(dá)水平的變化,既可以防止假陽(yáng)性結(jié)果的出現(xiàn),同時(shí)也可以提高腫瘤細(xì)胞早期診斷的準(zhǔn)確性。 3.基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的原理,發(fā)展了一種單一波長(zhǎng)激發(fā)同時(shí)檢測(cè)兩種腫瘤標(biāo)志物的方法。在兩個(gè)識(shí)別不同mRNA的分子信標(biāo)上,連接可以發(fā)生熒光共振能量轉(zhuǎn)移的兩個(gè)熒光染料(Alexa Fluor488和Cy3),然后將兩個(gè)分子信標(biāo)組裝到金納米粒子表面,設(shè)計(jì)了一種納米熒光探針(488nm激發(fā)收集Cy3的熒光)。在一種mRNA存在時(shí),不會(huì)產(chǎn)生熒光信號(hào),只有當(dāng)細(xì)胞內(nèi)兩種mRNA都過(guò)表達(dá)時(shí),才能收集到熒光信號(hào),該方法可以在單一波長(zhǎng)激發(fā)下同時(shí)檢測(cè)細(xì)胞內(nèi)的兩種mRNA,有效減少多次激發(fā)造成的細(xì)胞損傷和背景干擾,還可避免單一檢測(cè)可能造成的假陽(yáng)性結(jié)果。 4.基于細(xì)胞表面的受體和細(xì)胞內(nèi)的mRNA,發(fā)展了一種雙重靶向的納米載體。在金納米粒子表面組裝上修飾葉酸的DNA和靶向細(xì)胞內(nèi)mRNA的分子信標(biāo),葉酸可以與腫瘤細(xì)胞表面的葉酸受體相結(jié)合增強(qiáng)細(xì)胞對(duì)納米載體的攝取,分子信標(biāo)莖部的GC序列攜帶阿霉素分子,當(dāng)遇到腫瘤細(xì)胞中過(guò)表達(dá)的mRNA時(shí),釋放出藥物分子,達(dá)到雙重靶向的目的。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明納米載體具有良好的穩(wěn)定性、抗酶切性質(zhì)以及生物親和性,可以有效保護(hù)正常細(xì)胞并殺死腫瘤細(xì)胞,降低藥物的用量并能顯著增強(qiáng)藥物的治療效果。

【關(guān)鍵詞】:
【學(xué)位授予單位】:山東師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類號(hào)】:R730.4;O657.3
【目錄】:

  • 目錄4-8
  • 摘要8-11
  • Abstract11-14
  • 第一章 緒論14-50
  • 1.1 癌癥及其診斷與治療14-21
  • 1.1.1 癌癥概述14-15
  • 1.1.2 癌癥的診斷15-17
  • 1.1.3 癌癥的治療17-20
  • 1.1.4 腫瘤標(biāo)志物在癌癥診斷與治療中的意義20-21
  • 1.2 金納米粒子及其在腫瘤細(xì)胞檢測(cè)與治療中的研究21-36
  • 1.2.1 金納米粒子概述21-28
  • 1.2.2 金納米粒子用于腫瘤細(xì)胞檢測(cè)28-33
  • 1.2.3 金納米粒子用于腫瘤細(xì)胞治療33-36
  • 1.3 本論文的選題背景和研究意義36-37
  • 參考文獻(xiàn)37-50
  • 第二章 基于金納米粒子-分子信標(biāo)的四色納米熒光探針用于腫瘤細(xì)胞內(nèi) mRNA 的檢測(cè)與成像50-70
  • 摘要50
  • 2.1 引言50-52
  • 2.2 實(shí)驗(yàn)部分52-57
  • 2.2.1 試劑與儀器52
  • 2.2.2 DNA 的合成52
  • 2.2.3 金納米粒子(AuNPs)的制備52-53
  • 2.2.4 MB 的結(jié)構(gòu)53
  • 2.2.5 納米探針的制備53-54
  • 2.2.6 納米探針上 MB 數(shù)量的確定54-55
  • 2.2.7 特異性實(shí)驗(yàn)55
  • 2.2.8 動(dòng)力學(xué)研究55
  • 2.2.9 雜交實(shí)驗(yàn)55
  • 2.2.10 核酸酶穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)55-56
  • 2.2.11 細(xì)胞培養(yǎng)56
  • 2.2.12 MTT 實(shí)驗(yàn)56
  • 2.2.13 熒光共聚焦成像56-57
  • 2.2.14 實(shí)時(shí)熒光定量 RT-PCR57
  • 2.3 結(jié)果與討論57-66
  • 2.3.1 納米探針的制備與表征57-58
  • 2.3.2 納米探針的化學(xué)體系研究58-59
  • 2.3.3 核酸酶穩(wěn)定性研究59-61
  • 2.3.4 MTT 實(shí)驗(yàn)61
  • 2.3.5 納米探針的細(xì)胞內(nèi)成像61-64
  • 2.3.6 細(xì)胞內(nèi) mRNA 表達(dá)水平的評(píng)估64-66
  • 2.4 結(jié)論66
  • 參考文獻(xiàn)66-70
  • 第三章 基于金納米粒子-分子信標(biāo)-肽鏈的四色納米熒光探針用于腫瘤細(xì)胞內(nèi)多種 mRNA 和MMP 的同時(shí)檢測(cè)與成像70-90
  • 摘要70
  • 3.1 引言70-72
  • 3.2 實(shí)驗(yàn)部分72-79
  • 3.2.1 試劑與儀器72-73
  • 3.2.2 肽鏈的合成73
  • 3.2.3 DNA 的合成73-74
  • 3.2.4 MB 的結(jié)構(gòu)74
  • 3.2.5 金納米粒子的制備74
  • 3.2.6 多色復(fù)合納米探針的分步組裝與制備74-76
  • 3.2.7 納米探針上組裝的 DNA 及肽鏈數(shù)量的確定76
  • 3.2.8 納米探針的特異性實(shí)驗(yàn)76
  • 3.2.9 動(dòng)力學(xué)研究76-77
  • 3.2.10 納米探針對(duì) DNA 靶分子的響應(yīng)77
  • 3.2.11 納米探針對(duì) MMP-2 和 MMP-7 的響應(yīng)77
  • 3.2.12 細(xì)胞培養(yǎng)77-78
  • 3.2.13 熒光共聚焦成像78
  • 3.2.14 MTT 實(shí)驗(yàn)78-79
  • 3.3 結(jié)果與討論79-87
  • 3.3.1 復(fù)合納米探針的制備與表征79-80
  • 3.3.2 復(fù)合納米探針對(duì)靶的響應(yīng)80-82
  • 3.3.3 MTT 實(shí)驗(yàn)82-83
  • 3.3.4 納米探針的細(xì)胞內(nèi)成像83-87
  • 3.4 結(jié)論87
  • 參考文獻(xiàn)87-90
  • 第四章 基于熒光共振能量轉(zhuǎn)移的納米探針用于細(xì)胞內(nèi)多種 mRNA 的同時(shí)檢測(cè)與成像90-110
  • 摘要90
  • 4.1 引言90-92
  • 4.2 實(shí)驗(yàn)部分92-98
  • 4.2.1 試劑與儀器92-93
  • 4.2.2 DNA 的合成93
  • 4.2.3 金納米粒子的制備93
  • 4.2.4 MB 的結(jié)構(gòu)93
  • 4.2.5 單色納米探針的制備93-94
  • 4.2.6 FRET 納米探針的制備94-95
  • 4.2.7 納米探針組裝的 DNA 數(shù)量的確定95
  • 4.2.8 細(xì)胞培養(yǎng)95
  • 4.2.9 特異性實(shí)驗(yàn)95-96
  • 4.2.10 動(dòng)力學(xué)研究96
  • 4.2.11 雜交實(shí)驗(yàn)96
  • 4.2.12 核酸酶穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)96
  • 4.2.13 MTT 實(shí)驗(yàn)96-97
  • 4.2.14 熒光共聚焦成像97
  • 4.2.15 流式細(xì)胞術(shù)97
  • 4.2.16 實(shí)時(shí)熒光定量 RT-PCR97-98
  • 4.3 結(jié)果與討論98-106
  • 4.3.1 納米探針的制備與表征98-99
  • 4.3.2 納米探針的化學(xué)體系研究99-101
  • 4.3.3 核酸酶穩(wěn)定性研究101-102
  • 4.3.4 MTT 實(shí)驗(yàn)102
  • 4.3.5 納米探針的細(xì)胞內(nèi)成像102-106
  • 4.4 結(jié)論106
  • 參考文獻(xiàn)106-110
  • 第五章 基于細(xì)胞表面受體和細(xì)胞內(nèi) mRNA 的雙重靶向的納米藥物載體用于腫瘤細(xì)胞成像和治療110-140
  • 摘要110
  • 5.1 引言110-112
  • 5.2 實(shí)驗(yàn)部分112-118
  • 5.2.1 試劑與儀器112
  • 5.2.2 DNA 的合成112-113
  • 5.2.3 金納米粒子的制備113
  • 5.2.4 MB 的結(jié)構(gòu)113-114
  • 5.2.5 MB 和 Dox 結(jié)合作用研究114
  • 5.2.6 納米載體的制備114
  • 5.2.7 納米載體上 MB 和 FA-DNA 的負(fù)載量的確定114-115
  • 5.2.8 特異性實(shí)驗(yàn)115
  • 5.2.9 納米載體中 Dox 的釋放研究115
  • 5.2.10 納米載體的穩(wěn)定性研究115
  • 5.2.11 核酸酶穩(wěn)定性研究115-116
  • 5.2.12 細(xì)胞培養(yǎng)116
  • 5.2.13 不同細(xì)胞對(duì)納米藥物載體的攝取量研究116
  • 5.2.14 熒光共聚焦成像116-117
  • 5.2.15 流式細(xì)胞術(shù)117
  • 5.2.16 實(shí)時(shí)熒光定量 RT-PCR117
  • 5.2.17 MTT 實(shí)驗(yàn)117-118
  • 5.3 結(jié)果與討論118-134
  • 5.3.1 兩種不同功能的 DNA 的設(shè)計(jì)及 MB 與 Dox 的相互作用118-119
  • 5.3.2 納米藥物載體的優(yōu)化119-120
  • 5.3.3 納米藥物載體的表征120
  • 5.3.4 納米藥物載體對(duì) DNA 靶的響應(yīng)及特異性120-122
  • 5.3.5 納米載體的穩(wěn)定性122-124
  • 5.3.6 不同類型的細(xì)胞對(duì)納米藥物載體的攝取量研究124-125
  • 5.3.7 細(xì)胞內(nèi)釋放研究125-128
  • 5.3.8 納米藥物載體調(diào)控的細(xì)胞凋亡研究128-131
  • 5.3.9 納米藥物載體根據(jù)細(xì)胞內(nèi) mRNA 表達(dá)量不同的釋放能力研究131-134
  • 5.4 結(jié)論134
  • 參考文獻(xiàn)134-140
  • 攻讀博士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及參與的課題140-142
  • 致謝142
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    4 王泉博;徐楠;雷建平;鞠熀先;;氮化碳納米片平臺(tái)用于檢測(cè)DNA和Hg~(2+)[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第十七屆全國(guó)有機(jī)分析與生物分析學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2013年

    5 李魯申;蔡進(jìn);王鵬;楊加賓;孫春龍;周高信;胡兵;張蕊;吉民;;靶向脂質(zhì)體藥物研究進(jìn)展[A];2012年中國(guó)藥學(xué)大會(huì)暨第十二屆中國(guó)藥師周論文集[C];2012年

    6 Li Liu;Xiaoxia Liu;Qian Xu;Ping Wu;Xialin Zuo;Jingjing Zhang;Houliang Deng;Zhuomin Wu;Aimin Ji;;Self-assembly nanoparticles based on c(RGDfk)peptide for the delivery of siRNA targeting VEGFR2 gene for tumor therapy[A];2014年廣東省藥師周大會(huì)論文集[C];2014年

    7 陳昕怡;梁慧慧;范卓陽(yáng);方曉玲;沙先誼;;靶向Annexin1受體的全反D型多肽的穩(wěn)定性及靶向性研究[A];第十二屆全國(guó)青年藥學(xué)工作者最新科研成果交流會(huì)論文集[C];2014年

    8 王兆先;霍帥東;金叔賓;梁興杰;;基于細(xì)胞核基因治療的超小納米載體的研究[A];第十二屆全國(guó)青年藥學(xué)工作者最新科研成果交流會(huì)論文集[C];2014年

    9 楊小兵;吳萬(wàn)垠;龍順欽;鄧宏;張曉軒;韓守威;;扶正抗癌方聯(lián)合吉非替尼對(duì)H1650裸鼠移植瘤EGFR、AKT及ERK表達(dá)的影響[A];第一屆青年中西醫(yī)結(jié)合腫瘤學(xué)術(shù)論壇論文集[C];2015年

    中國(guó)博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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    2 李志紅;糖尿病足患者外周血基質(zhì)金屬蛋白酶-2和-9表達(dá)的研究[D];河北醫(yī)科大學(xué);2011年

    3 王思宏;硝基作為鋅離子結(jié)合基團(tuán)的含鋅金屬蛋白水解酶抑制劑的研究[D];延邊大學(xué);2008年

    4 席莉莉;計(jì)算機(jī)輔助藥物和蛋白性質(zhì)預(yù)測(cè)研究[D];蘭州大學(xué);2010年

    5 沈嬋娟;鴨瘟病毒UL51基因部分特性及其基因工程蛋白應(yīng)用的研究[D];四川農(nóng)業(yè)大學(xué);2010年

    6 蔣韜;免疫層析技術(shù)在口蹄疫POCT中的應(yīng)用研究[D];甘肅農(nóng)業(yè)大學(xué);2012年

    7 方成;生物標(biāo)志物傳感技術(shù)研究[D];中南大學(xué);2012年

    8 許宙;基于納米材料增敏效應(yīng)的雙酚A和銀離子檢測(cè)新方法的建立[D];江南大學(xué);2013年

    9 于清波;新穎形態(tài)功能高分子材料的設(shè)計(jì)、合成與性能研究[D];安徽大學(xué);2013年

    10 王翠紅;納米金顆粒對(duì)肺癌細(xì)胞的放療增敏作用及機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究[D];山東大學(xué);2013年

    中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

    1 閆立軍;光學(xué)活性偶氮苯功能聚合物作為蛋白質(zhì)吸附材料的基礎(chǔ)研究[D];鄭州輕工業(yè)大學(xué);2010年

    2 高源;用于檢測(cè)腫瘤標(biāo)記物并結(jié)合光動(dòng)力學(xué)療法實(shí)現(xiàn)靶向治療的熒光探針[D];山東師范大學(xué);2011年

    3 李小騰;直腸癌患者血清胸苷激酶檢測(cè)的臨床意義[D];南京醫(yī)科大學(xué);2011年

    4 胡寅;基于磁性納米粒子的典型農(nóng)獸藥殘留免疫分析技術(shù)[D];上海交通大學(xué);2011年

    5 符方方;基于UPLC-Q/TOF和1HNMR的代謝組學(xué)技術(shù)在乳腺癌步研究中的應(yīng)用[D];廣東藥學(xué)院;2011年

    6 李娟;青海(西寧)地區(qū)大腸癌患者血清中CA242、CA724、CEA單項(xiàng)和聯(lián)合檢測(cè)的臨床意義[D];青海大學(xué);2011年

    7 吳瑜佳;膠體金速測(cè)卡研制及柑橘潰瘍病菌快速診斷[D];重慶大學(xué);2011年

    8 黃利娟;結(jié)直腸癌病人血清中CEA、CA19-9、LN與預(yù)后關(guān)系的研究[D];華中科技大學(xué);2010年

    9 王音;聯(lián)合檢測(cè)乳腺癌腫瘤標(biāo)志物的臨床意義[D];大連醫(yī)科大學(xué);2011年

    10 孫士波;CA72-4、CA242、CEA檢測(cè)對(duì)肺癌合并胸腔積液的診斷價(jià)值[D];昆明醫(yī)學(xué)院;2007年

    【二級(jí)參考文獻(xiàn)】

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    5 黃中偉,孟憲鏞,堵浩榮,葛政舉;CEA、CA_(19-9)、CA_(50)聯(lián)合檢測(cè)對(duì)胃腸道腫瘤的診斷價(jià)值[J];實(shí)用腫瘤雜志;1998年02期

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    【相似文獻(xiàn)】

    中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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    3 李春梅;桑幼;李原芳;;熒光增強(qiáng)及金納米粒子色度法測(cè)定凝血酶[A];第十屆中國(guó)化學(xué)會(huì)分析化學(xué)年會(huì)暨第十屆全國(guó)原子光譜學(xué)術(shù)會(huì)議論文摘要集[C];2009年

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    5 付嬈;金屬離子修飾的金納米粒子對(duì)生物分子的吸附行為研究[D];吉林大學(xué);2013年

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    中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前10條

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      本文關(guān)鍵詞:功能納米熒光探針用于腫瘤細(xì)胞成像及診治研究,由筆耕文化傳播整理發(fā)布。



    本文編號(hào):210791

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