磁基普鲁士蓝多功能药物载体的制备及其性能研究

来源 :河南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:luoweitao2007
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当前肿瘤治疗手段单一,往往无法达到与满足治疗需求,且传统的化疗和放疗等临床治疗手段对正常组织及器官也具有很大的毒性与伤害。近年来,纳米医学与生物技术的迅猛发展给肿瘤治疗带来一场全新的变革,药物输运系统的出现为药物的靶向输运和可控释放提供了新的途径,对癌症的有效治疗和减少机体毒副作用有着重要意义。与此同时为提高肿瘤患者生存质量,非侵入肿瘤治疗技术成为国内外研究的热点,出现了诸如光热疗法、光动力疗法等新型方法。其中,基于光热治疗的新型纳米药物载体成为研究者关注的焦点,该载体不仅能够实现药物装载与缓释,在肿瘤部位实现选择性累积,而且能够在实施近红外光照的条件下高效地转化为热能,使肿瘤部位产生超高温度,从而轻易将肿瘤热消融。随着生物医学与纳米材料的深度交叉融合,研究者开发出了大量新型纳米药物载体材料,诸如铁氧体、硫化物、金、碳、聚合物等,但是目前被批准应用于临床的材料并不多。四氧化三铁(Fe3O4)作为一种低毒的无机材料,具有良好的生物相容性,拜耳先灵公司开发的菲立磁作为MRI成像剂已实现临床应用。普鲁士蓝(PB)是美国食品药品监督管理局(FDA)批准的临床治疗铊中毒的解毒剂,长期大量的临床实践数据已经证明PB具有优异的生物安全性。最近研究表明PB纳米材料在近红外光区域具有很强的吸收,具有较高的光热转换效率,是一种非常理想的治疗肿瘤的光热治疗剂候选材料。目前利用已在临床应用的纳米材料是当前生物医学关注的一个重要方向。本文以Fe3O4@PB复合微球为研究对象,旨在开发具有成像和磁靶向功能的诊疗一体化纳米药物载体,其中Fe3O4内核作为靶向剂和MRI造影剂,实现靶向和成像功能,并利用其介孔结构负载抗癌药物;同时PB外壳层作为光热转换剂,以期实现介孔Fe3O4@PB复合微球对肿瘤细胞的药物和光热协同治疗。主要研究如下:(1)首先以Fe2O3微球为模板,基于PB的生成反应,利用Fe2O3微球在酸性溶液中缓慢释放Fe3+的特性,系统研究在酸性溶液中PB壳层在氧化铁微球表面沉积的可行性及合成控制因素。系统实验研究表明,虽然Fe2O3微球在酸性溶液中释放Fe3+可以实现PB的生成,但是在纯水体系中Fe3+释放速率与[Fe(CN)6]4-的扩散速率不匹配,其中Fe3+过快的释放速度导致PB均相成核,通过调控反应体系溶液成分,引入乙醇成功地抑制了HCl电离,减缓了Fe3+的释放速率,同时也成功抑制了K4[Fe(CN)6]的电离,并减缓了[Fe(CN)6]4-的释放速率,成功实现PB壳层在Fe2O3微球表面的可控生成。后续通过溶解残留的Fe2O3微球内核,实现了均一的单分散PB空心微球的可控合成。载药及光热实验表明,PB空心微球对DOX药物具有高达440 mg/g的载药量,对于浓度为200μg/mL的溶液体系,采用808 nm功率密度为1 W的红外光照射5分钟,温度可升至75.9℃,表现出优异的光热转换效率和光热稳定性;以Hela细胞为研究对象,该PB空心微球具有很好的生物安全性,且采用浓度为50μg/mL的剂量,通过光热和药物协同杀死肿瘤细胞效率达60%。(2)基于上一章节的实验研究结果,采用Fe3O4微球为Fe3+前驱体,以超顺磁性Fe3O4微球为模板,开发出兼具有磁靶向和MRI成像功能的Fe3O4@PB复合微球。研究结果表明,Fe3O4微球在酸性溶液中的溶解与Fe2O3微球不同,Fe3O4微球内部的小颗粒被优先腐蚀,在形成PB壳层的同时,Fe3O4微球内部形成介孔结构,介孔的Fe3O4微球内核不仅保留原有的Fe3O4性能,而且介孔孔洞为DOX提供存储空间。研究结果表明,介孔Fe3O4@PB纳米复合微球载药量达到320 mg/g,当浓度为200μg/mL时,升温可达63.1℃,并保持良好的光热稳定性,采用浓度为50μg/mL剂量,通过光热和药物协同杀死癌细胞效率达到55%以上;此外,Fe3O4@PB复合微球饱和磁化强度为23 emu/g,具有潜在的磁靶向功能,同时可作为MRI成像造影剂辅助治疗,是一个理想的诊疗一体化纳米药物载体。
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