多功能纳米材料的合成与生物医学应用

发布时间：2020-05-09 09:46

【摘要】：纳米材料由于在纳米尺寸表现出特定的物化性能而在生物医学领域表现出重大的应用价值。包括造影、载药、抗肿瘤、抗菌和再生等诸多方面。例如,铁磁性和顺磁性纳米颗粒用于核磁共振成像;含铋,金和锆等高X光吸收系数元素的纳米材料用于X光计算机断层扫描(CT);量子点(QDs)和上转换纳米材料用于荧光成像;介孔或中空结构用于载药;光热材料用于光热治疗和光声成像(PAI)以及含银纳米颗粒的材料用于抗菌治疗等。随着纳米技术的发展,廉价、温和、简易的制备和组装方法为获得合理的多功能纳米材料应用于生物医学领域提供更大的可行性,多功能纳米材料作为更全面有效的纳米平台,表现出更好的应用前景。此文将对多功能纳米材料的生物医学应用,合成,表征以及发展方向进行综合的阐述。主要包括以下工作内容:1)通过反向微乳液的方法合成二氧化硅(SiO2)包覆QD单核心颗粒的QD/SiO2核壳结构,并通过额外添加少剂量乙醇来控制SiO2层厚度。由于QDs具有较大的生物毒性,单颗粒的包覆可以有效的避免大量QDs存在于纳米复合材料中。然后,通过正丙醇锆的水解在SiO2表面覆盖一层二氧化锆(Zr02),由于Zr元素较高的X光衰减系数,可用于CT成像。并在表面进行叶酸(FA)修饰来提高肿瘤细胞对纳米复合材料的摄入量。我们合成并表征了 QD/SiO2/Zr02-FA纳米复合材料。另外,体外毒性实验证实QD/Si02/Zr02-FA对肝细胞和肝癌细胞优异的相容性。体外荧光成像实验中,FA修饰的纳米复合材料显著提高在肝癌细胞中的摄入量。2)通过将牛血清白蛋白(BSA)和五水合硝酸铋(Bi(N03)3·5H2O)混合溶液进行水热反应制备了纵横比可调节的硫化铋(Bi2S3)纳米材料。通过调节反应体系中BSA的浓度,可以获得从无规则纳米片到冰棍棒状的纳米棒结构,明显的观察到纵横比的改变在BSA浓度变化过程中。另外,我们说明了纳米材料在水溶液中优异的光热转换性能以及卓越的PA和CT成像效果,并证明了 B2S3的生物相容性通过体外细胞毒性分析,并进一步证实Bi2S3的光热治疗效果通过体外光热治疗测试。3)合成聚多巴胺(PDA)掺杂的介孔二氧化硅(MSN)覆盖还原氧化石墨烯纳米片(rGO/MSN/PDA),并负载了阿霉素(DOX)用于化疗和光热协同治疗。该材料在GO/MSN的合成基础上,通过额外添加盐酸多巴胺获得,操作简便,显著提升纳米复合材料的性能。PDA的形成以及氧化石墨烯的还原使材料的光热性能得到提升。同时,表现出更好的生物相容性通过体外细胞毒性评价。另外,在体外抗肿瘤实验中,光热治疗介导的化疗,显著提高抑制效果。4)合成尺寸可调的小银纳米颗粒修饰的介孔二氧化硅覆盖还原氧化石墨烯纳米片(rGO/MSN/Ag)用于光热协同的抗菌治疗。在GO/MSN的结构基础上,负载尺寸可控的小银纳米颗粒,同时获得还原氧化石墨烯,构建了具有抗菌和光热转换性能的纳米复合材料。表现出对优异的抗菌性能通过测试对Escherichia coli(E.Coli),Pseudomonas putida(P.Putida)和 Rhoadococcus 最低抑制浓度。然而,高浓度菌群对纳米复合材料表现出不敏感性。通过额外的光热处理,表现出了显著的抗菌增强基于光热协同效应。
【图文】：

a,f)QD/SiOz/ZrOz扫描

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【学位授予单位】：福建农林大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R318;TB383.1

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本文编号：2655956