基于诊疗一体化多功能纳米生物材料在乳腺癌中的研究

【摘要】摘要：本文针对目前乳腺癌临床诊断与治疗脱节立题,依据乳腺癌发生发展的生物学特点,设计、构建几种当前研究最热门的有机及无机诊疗一体化试剂,对其性能及表征进行了分析,在了解其体内外物理及化学性能的基础上,探讨了这些功能化的有机及无机纳米复合物发挥诊疗效果的内在机理,为诊疗一体化试剂的临床前运用提供数据支撑。主要研究结果如下：1.利用改良的Hummer’s方法合成纳米石墨烯,携载临床用的光动力药物HPPH形成GO-PEG-HPPH复合物,通过多模态影像研究其体内外释放的机理,探索缺氧状态下其体内发挥作用的规律与治疗效果,与单纯的HPPH进行对比分析,发现GO-PEG-HPPH组在影像增强的同时明显提高乳腺癌的治疗效果；揭示了该功能化复合纳米材料增强肿瘤疗效的内在原因,有望改变既往临床光动力药物的给药方式。同时,也将这种功能化的纳米石墨烯作为近红外染料(CySCOOH)的有效载体,揭示其体内外增强光声响应及光热治疗效果的内在原因。2.在液/液/气三相界面合成纳米金喇叭花,透射电镜(TEM)显示其直径大约144.6+21.8nm间,斜边的边缘长度在123.3±21.3nm,厚度在10.0±1.6nm,借助于等离子共振原理,这种具有特殊晶体结构(有棱角的多瓣样花形)的纳米金喇叭花能有效地提高其对近红外激光的吸收/散射比值,与商业用的纳米金棒进行对比,其光热转换率明显提高(74%),这是迄今为止报道过的光热试剂中产热效率最高的一种,其光声响应效能也明显强于现有的光声对比剂,这种多相界面的应用也可能应用于科学与工业领域的其他化学反应,可以在温和条件下制备形态可控的微纳晶体结构。3.通过EDC/NHS系统可以有效地活化人血白蛋白(HSA)心形分子中的氨基,与CySCOOH形成稳定的共价连接,得到一种小于10nm的纳米微球CySCOOH@HSA,该微球与既往非共价相连的HSA复合物比,有效地提高了其生物学稳定性,延长了其血液半衰期,具有光学及光声双重成像性能,在肿瘤区高效被动富集,较好的光热响应性能。4.通过PH值的梯度变化,在酸性条件下将乳铁蛋白纳米笼打开,包裹近红外染料IR820,在中性条件下,这种自组装纳米笼能自身聚合,合成一种稳定的光学/光声成像材料。染料的聚集使染料分子之间产生强烈的范德华力,π-πStacking粘附力,可以作为光声及荧光多模态成像下的光热治疗。其荧光发射波长向两侧分离,这种分离的优势使其具有双相优势,以550nm作为荧光成像的波长,具有高效的量子发射效率,而808nm作为光声成像及光热治疗的波长,具有高效的光热转换效率。5.以硅烷自组装的方式包裹近红外染料形成平均粒径25nm的微球,进行光学/光声成像,可以发现,该纳米球能高效靶向有肿瘤转移的前哨淋巴结,生物发光成像也印证了只有在转移性淋巴结中这种纳米微球才会高效聚集,说明转移性淋巴结的微观结构及组成成分是这些纳米微球聚集的主要原因,这将为开展新型的临床早期癌症转移检测模式提供参考依据。结论：本研究构建的诊疗一体化试剂,为乳腺癌诊疗一体化平台的建立奠定了基础。
【作者】容鹏飞；
【导师】周科朝；王维；
【作者基本信息】中南大学，材料学，2014，博士
【关键词】氧化石墨烯；纳米金花；近红外染料；人血白蛋白；铁蛋白；诊断治疗；

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