氟化钙/氧化硅复合纳米纤维的制备及其抗癌应用研究

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多功能药物传输系统相较于传统的肿瘤治疗方式具有更优的治疗效果和生物安全性,因而在医用材料、肿瘤治疗与纳米生物医学领域收到广泛关注。近年来,肿瘤治疗新技术的研究取得很大进展。但是由于恶性肿瘤不易早期诊断性以及容易转移的特点,目前肿瘤治疗的效果仍然不尽人意。多功能肿瘤治疗平台结合了多种肿瘤治疗方法的优点,能够很好地提高肿瘤的治疗效率并降低肿瘤治疗毒副作用。目前,研究新型的多功能肿瘤治疗平台以实现肿瘤的个性化治疗和诊治一体功能成为世界范围内的研究热点。稀土掺杂上转换发光纳米材料作为一类多功能肿瘤治疗平台的得到了广泛关注。稀土掺杂上转换发光纳米材料具有很好的化学稳定性以及发光稳定性。此外,稀土掺杂上转换发光纳米材料与传统下转换发光不同,它能够吸收近红外光并且产生高能量的光子。因此,上转换发光材料在肿瘤治疗应用中具有较深的组织穿透能力、较小的组织损伤以及低背景荧光信号干扰等优点。基于此,稀土掺杂上转换发光纳米材料在药物传输及肿瘤治疗领域具有广泛的应用前景。氟化物材料的化学稳定性高,具有高电离度、电阻率、阴离子电导率以及低声子能量(<350 cm-1),被认为是理想的镧系掺杂发光载体材料之一。  本研究分为六个部分:第一章:介绍几种常见的肿瘤治疗手段,并介绍药物传输材料和体系。同时也介绍了上转换发光氟化钙纳米材料以及二氧化硅材料在肿瘤治疗方面的应用。第二章:简要介绍本实验主要原料和几种常用的测试分析手段,如 XRD、SEM、FTIR、酶标仪等。第三章:利用不同方法制备出稀土掺杂上转换发光的氟化钙纳米颗粒,所得的颗粒发光性能良好,尺寸均一且分散性好。与此同时,本论文还用溶胶凝胶结合静电纺丝的方法将稀土掺杂的氟化钙纳米颗粒与纤维复合,得到上转换发光的纳米纤维。利用静电纺丝方法制备出复合纳米纤维尺寸容易控制,且方便规模化生产。该复合纤维可结合颗粒与纤维的优点,应用于多功能药物传输肿瘤治疗系统。第四章:我们通过溶胶凝胶结合静电纺丝技术将上转换发光的氟化钙纳米颗粒与二氧化硅纤维复合,得到上转换发光的氟化钙/氧化硅复合纳米纤维,该纤维具有良好的发光性能,且通过纺丝参数调控实现了复合纤维的结构以及尺寸调控。我们还对氟化钙/氧化硅复合纳米纤维进行表面改性,并且成功将光敏剂加载在复合纤维表面,该纤维可以作为一种潜在的光动力治疗系统。第五章:具有刺激响应性的局部药物传输系统在个性化肿瘤治疗应用方面有着巨大应用前景。我们通过对氟化钙/氧化硅复合纳米纤维进行表面氨基改性后,在纤维表面嫁接一层聚丙烯酸(PAA)高分子。PAA改性后的氟化钙/氧化硅复合纳米纤维对抗癌药盐酸阿霉素(DOX)的加载量得到显著的提高。PAA修饰的氟化钙/氧化硅复合纳米纤维还可以根据 DOX对其上转换绿光波段荧光的吸收,来监测DOX释放的动力学。在酸性环境下,DOX的释放速度明显加快,与此同时被DOX淬灭的绿色荧光逐渐恢复,绿光与红光的比(I550/I660)也逐渐增大。反之亦然。除此之外,在808nm的近红外光的激发下,DOX释放加快并且其体外抗肿瘤效率明显增强。本研究制备出一种可同时具有近红外光激发药物释放以及光监控药物释放的植入式局部药物传输系统材料。第六章:对本论文研究成果进行总结,并对未来的研究方向提出展望。
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