铋基材料的制备及其应用于多模态成像引导的光线治疗研究

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以光敏剂为基础的治疗方法已经被确定为治疗许多癌症适应症的较为安全的方式,主要分为两种治疗方法:光动力疗法和光热疗法。光热疗法是以局部热损伤来消融肿瘤,光动力疗法是造成靶向区域化学损伤来消融肿瘤。在使用激光照射之前我们需要确定目标区域的光敏剂的浓度,我们可以引入成像技术来解决这一问题。而且成像技术不仅可以用来确定目标区域光敏剂的浓度,还可以提供更加准确的诊断信息,从而实现癌症的诊断治疗一体化。Bi基材料具有较高的X射线衰减系数、近红外吸收能力和较好光热转化效率等特性,使得含Bi纳米材料的研究已经从光学、化学和工程领域拓展到了生物医学领域。但其吸收波长往往处于近红外第一窗口,存在穿透深度低、能量耗散大和对正常组织毒性较大等问题,限制了Bi基材料在光疗中的应用。故本文开展了如下两个工作:(1)利用微波辅助溶剂热的技术合成了Mn Bi2S4@Au-PEG无机纳米粒子,该纳米粒子在近红外第一窗口和近红外第二窗口均有较强的光谱吸收。因为Au的引入进一步提高了他的光热转换效率和对X射线吸收的能力。通过实验证明该纳米粒子具有较好的生物安全性,良好的电子计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)能力以及在1064 nm激光照射时具有更高的光热转换效率。所以该材料可以用于近红外第二窗口以CT、MRI引导的光热治疗。(2)一锅法合成了Bi2Se3@Cu2-xSe-PEG无机纳米粒子,通过体内外CT/MRI测试表明其具有良好的双模态成像能力。通过细胞摄取实验可以表明该纳米粒子具有良好的细胞核靶向能力,具有改善耐药性问题的潜力。通过细胞毒性实验可以证明该纳米粒子在光动力治疗与光热治疗中均具有较好的效果;通过克隆实验可以证明该纳米粒子具有高的X射线吸收能力有较好的放疗效果。用尾静脉注射的方法将其注入小鼠体内后用不同功率的1064 nm激光以及X射线照射,发现均可抑制肿瘤的生长。所以该材料可以应用于近红外第二窗口以CT/MRI引导的光疗-放疗联合治疗。
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