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随着纳米技术的发展,功能性纳米材料受到人们广泛的关注,特别是对生物医用纳米材料的研究与探索,使纳米材料在人类疾病的诊断和治疗等方面具有广阔的应用前景。作为生物医用纳米材料中最接近产业化、最有发展前景的材料之一,磁性氧化铁纳米材料具有灵敏的磁响应性、低毒性、无免疫原性,可随代谢排出体外等特点,而且合成工艺简单、价格低廉,因此越来越受到人们的重视。功能性的磁性氧化铁纳米材料在药物靶向释放、免疫测定、细胞分离、磁共振成像和肿瘤热疗等领域有着广泛的应用。
本论文设计合成了一类高分子聚合物包覆的磁性氧化铁纳米粒子,聚合物包覆既能防止磁性氧化铁纳米粒子聚集,使其在载液中稳定分散,又能利用聚合物上的功能基团实现纳米粒子的多功能性。此类纳米粒子具有多层核壳结构,核为超顺磁性的Fe304磁性纳米粒子,磁性核被三嵌段共聚物包裹,第一段为聚(甲基)丙烯酸甘油酯(PGMA/PGA),此链段通过结构中1,2-二羟基与Fe原子的多齿螯合作用达到稳定Fe3O4纳米粒子的目的。第二段为带电荷(正电荷或负电荷)并具有疏水性可调控等特性的聚合物,其功能是通过疏水作用和离子作用的共同作用负载带相反电荷的且具有疏水基团的药物。第三段为聚乙二醇(PEG),其作用是在电荷外面增加一个保护层,减小毒性,提高载体的生物相容性,避免纳米粒子被网状内皮组织清除,增强细胞对粒子的内吞作用,使粒子更易进入细胞,另外,PEG还可以形成疏水性的微环境,增强载体与药物的疏水作用。
此类聚合物/Fe3O4磁性纳米粒子粒径分布很窄,能在生理环境中稳定分散,且具有超顺磁性、良好的生物相容性和多重靶向功能等特性,可用于抗肿瘤或抗炎等药物的靶向传输,减小药物对人体的毒副作用。在生理环境中(pH7.4),纳米粒子通过疏水作用和离子作用的共同作用负载小分子药物,由于协同效应的影响,载体与药物间的作用力很大,因此在此条件下不释放药物。当环境pH值降低到肿瘤细胞的酸度(pH4~6)时,载体与药物间的离子作用削弱或消失,协同效应导致药物被吸附的作用力大大减弱,从而释放药物。
此外,我们又合成了键连识别配体叶酸的嵌段聚合物,与上述三嵌段共聚物按比例混合作为稳定剂,制备了具有肿瘤细胞特异靶向功能的聚合物,/Fe3O4磁性纳米载体。人类宫颈癌细胞的摄取实验表明,键连叶酸的磁性纳米载体可以通过配体—受体靶向介导的内吞作用快速的被肿瘤细胞摄取,并能够有效的抑制肿瘤细胞的增长。
本论文研究的聚合物/Fe3O4磁性纳米载药系统具有合成容易、载药过程简单、载药量高、适用药物范围广,以及多重靶向(被动靶向、pH敏感靶向、受体一配体识别靶向、外磁场响应靶向等)释放等优点,同时还可作为磁共振成像造影剂,通过磁共振成像来跟踪药物释放并检测肿瘤的治疗情况,因此它是一种有广阔应用前景的生物医用材料。