埃洛石纳米管的改性及其负载光热治疗剂与化疗药物联合治疗癌症的研究

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恶性肿瘤严重威胁人类的健康和生命。传统的肿瘤治疗方法(手术切除、放射治疗和化疗)虽然在临床上被广泛应用,但却存在很多方面的局限性,例如对正常组织的损伤和耐药性。近来,癌症的光热治疗成为了研究热点。埃洛石纳米管(HNTs)具有高的比表面积、较强的吸附能力、良好的水分散性、生物相容性好和表面易于修饰等优势。因此HNTs具备作为构建癌症治疗载体的潜力。在本文中,探讨了埃洛石的表面改性方法及其在癌症的光热治疗与成像中潜在应用。(1)通过葡萄糖的一步水热碳化法合成了埃洛石纳米管@碳(HNTs@C)纳米复合材料。HNTs可有效地诱导碳质材料在其表面上的非均相沉积,这使HNTs表面包裹上一层无定形碳层。通过多种表征方法证明了HNTs@C的成功制备。HNTs表面碳的厚度随着葡萄糖投料量和反应时间的增加而增加。牛血清白蛋白吸附实验表明,HNTs@C比未改性HNTs具有更强的蛋白质吸附能力。溶血实验表明HNTs@C表现出较低的溶血率。使用HeLa细胞作为模型进行体外细胞培养,结果表明HNTs@C显示出比未改性HNTs更低的细胞毒性。HNTs@C具有良好的吸附能力和生物相容性,因此在生物医学领域如药物递送载体中具有潜在的应用。(2)通过快速合成方法(2分钟)和物理吸附将金纳米棒(GNRs)和盐酸阿霉素(DOX)负载到HNTs的内腔和表面上。接着通过与牛血清白蛋白(BSA)的反应将靶向分子叶酸(FA)与HNTs偶联。通过多种表征方法验证了纳米管中GNRs的形成。Au-HNTs-DOX@BSA-FA在808 nm激光照射下(0.8 W·cm-2功率),8分钟后显示出最高26.8oC的温度升高。功能化HNTs纳米载药平台在激光照射下表现出增强的化学治疗效果,这是由于激光使温度升高从而促进了药物DOX的释放。Au-HNTs-DOX@BSA-FA处理的MCF-7细胞在激光照射后仅有7.4%的存活率。对携带4T1实体瘤的小鼠进行体内治疗,表明Au-HNTs-DOX@BSA-FA表现出显著的肿瘤靶向效果和良好的药物缓释效果。此外,纳米平台表现出快速的光热性能和抑制肿瘤生长的能力。由于化学光热疗法的协同作用,在使用0.32 mg·kg-1低剂量DOX的前提下保证了较高的疗效,减少了DOX对正常组织的毒性。这种新颖的化学光热疗法纳米平台为体外和体内乳腺肿瘤的治疗提供了快速、有效和廉价的选择。(3)通过NH3·H2O使Fe3+与Fe2+共沉淀形成Fe3O4并固定在HNTs的管壁上,然后加入DOX和吡咯(Py),通过FeCl3的催化作用使Py在HNTs的表面聚合形成HNTs@Fe3O4@PPy@DOX纳米材料。外层的聚吡咯(PPy)具有光热效应并可以将DOX和Fe3O4包裹在内起保护作用。通过外部磁铁的作用能够将纳米平台导向至肿瘤处,通过激光照射实现化学与光热联合治疗肿瘤的效果。复合材料中的Fe3O4具有T2加权磁共振成像的能力,可以通过磁成像引导的磁性靶向肿瘤的光热\化学治疗。体内外实验证明了材料能够靶向至肿瘤处,并通过近红外激光照射产生光热温升杀死肿瘤细胞。小鼠的体内核磁共振成像证明HNTs@Fe3O4@PPy@DOX能够用作体内T2加权MR成像的诊断,同时可以通过外部磁场控制更有效地抑制肿瘤。
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