聚集诱导发光有机纳米材料的构建及其成像引导的增效光疗

来源 :中国地质大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ogl
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
几个世纪以来,癌症已成为危害人类生命健康的最主要元凶之一。传统的癌症治疗方法主要包括手术、放疗和化疗。然而,在许多情况下,手术很难完全移除所有的癌细胞,而化疗和放疗对正常细胞都可能有严重的副作用。光疗,包括光热疗法(PTT)和光动疗法(PDT),因其高效、无创的光转换、优异的肿瘤靶向性和最小的副作用而引起了近年来的广泛关注。然而大部分报道的光疗材料主要是由金纳米粒子,过渡金属硫属化合物,碳纳米管等无机纳米材料或卟啉-,花青基染料,二氢卟酚e6等商业化染料组成,通常它们在应用过程中会面临长期的毒性,不可降解性和棘手的聚集荧光淬灭(ACQ)等问题,极大地限制了其在癌症治疗方面的发展。此外,大部分光疗体系由于缺乏一定的靶向性或光疗剂(PAs)转换效率低而导致治疗效果不佳,增加肿瘤复发和转移的风险。而具有聚集诱导发光(AIE)特性的有机纳米材料不仅能够绕过无机纳米材料引起的毒性问题和克服传统商业染料带来的ACQ效应,还能够通过表面改性或PAs结构设计来增强光疗效果,因此通常被认为是最具有潜力的生物纳米材料之一。本论文主要基于AIE荧光分子(AIEgens),通过多肽改性或PAs结构设计,构建了三种新型AIE有机纳米材料并探究其在成像及增强光疗中的应用。这些AIE有机纳米材料具有良好的生物相容性,优越的AIE成像及增强的癌细胞消融效果,为构筑功能化新型AIE有机纳米材料提供了一个有效的策略。本论文开展的具体研究内容如下:(1)基于纳米共沉淀法,我们利用马来酰亚胺端基的两亲性高分子(DSPE-PEG2000-Mal,D)共负载AIEgens(TPA-BDTO,T)和近红外一区(NIR-I)(700-900nm)吸收的半导体聚合物(SPs)(PDPPP,P),然后通过“点击”反应与靶向多肽R(RGDFGGRRRRC)结合。最后,获得这种具有双PTT性能的纳米材料(简称为DTPR)。DTPR可通过自组装形成粒径约为44nm的球形纳米颗粒,在808nm激光照射下,T的近红外荧光通过T与P之间的荧光共振能量转移(FRET)可部分转化为热能,再加上光热试剂P本身产生的热,从而获得成像引导的双PTT。其中,DTPR的光热转换效率为60.3%(双PTT),远高于DPR固有的31.5%(单PTT),且体内外热消融实验进一步证明相较于DPR,DTPR能在808nm激光照射下杀死更多的癌细胞。因此,DTPR成功实现了808nm单激光激发成像引导的双PTT肿瘤治疗,是成像引导的PTT里最具潜力的一种治疗方式。(2)为了进一步提高治疗效率和实现精准治疗,基于纳米共沉淀法,我们利用马来酰亚胺端基的两亲性高分子D共负载AIEgens(TPATPE-BDTO,T)和近红外二区(NIR-II)(1000-1700nm)吸收的SPs(PBQ,P),然后通过多肽R9(RGDRRRRRRRRRC)改性,从而获得DTPR9纳米材料。DTPR9能够特异性靶向细胞膜,且能够在细胞膜上保留8小时以上。在1064nm激光照射下,具有较高NIR-II光热转换效率(η=70.4%)的DTPR9可通过原位产生的过高热直接破坏细胞膜,从而致使癌细胞死亡。此外,损伤细胞膜上的AIEgens荧光从细胞膜转移至细胞核,可借此用于反馈治疗效果从而避免过渡治疗。这种细胞膜锚定的AIE有机纳米材料为克服NIR-II PTT低治疗效率和避免过渡治疗开创了一种新策略。(3)基于π-链接工程,通过对分子结构的合理调节,我们设计并合成了具有D-π-A结构的三种新型AIEgens,即BtM,ThM和NaM。获得的这三种AIEgens均表现出良好的光稳定性和较高的摩尔吸收系数,且其发射波长均在NIR区域,可用作光敏剂(PS)和成像剂。通过实验研究发现,由于NaM最高占有分子轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO)良好的分离度,其能隙(?EST)最小。随后,基于纳米共沉淀法,我们通过两亲性高分子DSPE-mPEG3000(Dm)分别负载BtM,ThM和NaM以获得水分散性良好的BtM,ThM和NaM纳米粒子(NPs)。在白光照射下,NaMNPs的单线态氧(1O2)产率最高,约为商业染料-孟加拉玫瑰红(RB)的3倍。此外,体外细胞毒性和活死细胞染色实验均表明,NaMNPs对癌细胞的杀伤效果明显优于BtM,ThMNPs。因此,NaMNPs可成功高效地光动力消融癌细胞,在光动力治疗浅表疾病方面具有巨大的潜力。
其他文献
随着我国“海洋强国”和“一带一路”战略的实施,海上活动日益频繁,海难事故风险持续增长,海上人员安全问题受到了越来越多的关注。为了及时应对日益频繁的海难事故,保障人民生命和财产安全,世界各国相关部门对海上搜救工作均给予了高度重视。海上搜救目标漂移预测是执行海上搜救作业的前提,也是搜救工作中最复杂、最关键的部分,其的准确性和及时性是搜救工作成功与否的先决条件。为了避免搜救行动组织的盲目性,提高海上搜救
作为助力国家经济发展的新引擎,机器人技术的相关研究体现着高端制造产业和先进控制理论的创新发展。大力开展机器人系统研究,对于完善现代工业体系且保障制造业领先地位意义重大。然而单一个体机器人系统由于受到传感器、处理器、执行器以及环境限制通常存在感知、通信、计算和执行能力有限等问题,因此只能用于完成基础任务,对于较复杂任务往往无能为力。基于生物群集行为启发以及传感测量和无线通信技术的快速发展,多机器人系
硅孔雀石玉髓是目前最稀有贵重的石英质玉石品种,主要产自斑岩铜矿床的次生氧化带内,由微小的硅孔雀石致色。因其颜色漂亮、质地细腻而深受国内外消费者的青睐。我国台湾省是优质硅孔雀石玉髓的著名产地,但近年来随着当地产量的急剧下降,其他产地的资源开始大量涌入国内市场,价格不及台湾所产,却常被用来迷惑消费者,不少优化处理品和仿制品也相继出现。而至今关于硅孔雀石玉髓的研究工作还十分有限,如何科学系统地对其进行真
复杂遗迹化石Rhizocorallium(根珊瑚迹)遗迹属具有不同形态的遗迹种、遗迹亚种和遗迹变种,是最早被描述和记录的遗迹化石之一。它具有较长的地史延限(寒武纪-新近纪)、广泛的环境分布(陆相-滨岸-浅海-深海)和不同的底质类型(硅质岩、碳酸盐岩、碎屑岩、火山碎屑岩),因此,较之简单遗迹化石,Rhizocorallium能更好地反映深时生物形态特征、行为习性以及生物与环境的协同演化过程。本文通过
随着油气资源的不断开采,油气地震勘探目标逐渐转向复杂型、隐蔽型、深层和非常规油气藏,这就对地震数据质量有着更高的要求。受复杂自然环境等因素的影响,野外采集到的地震数据不可避免地会受到噪声的干扰,进而影响地下结构成像和地震资料的解释。因此压制地震数据中的噪声,提高地震数据的信噪比,在地震数据处理领域有着极为重要的意义。近年来,低秩近似(Low-Rank Approximation,LRA)理论因其强
二叠纪末生物大灭绝是地质历史时期规模最大的一次生物灭绝事件,导致了地球上超过80%的海洋物种消失。导致这次灭绝事件的原因是多方面、综合性的,一般认为是西伯利亚大火成岩省的岩浆喷溢引发森林野火,甲烷等温室气体和有毒气体的大量排放等,导致陆地生态系统的率先崩塌,全球变暖加速加剧,海洋酸化、毒化和缺氧层扩大进而导致海洋生态系统的崩溃。尽管对灭绝事件的原因和机制有了较为统一的认识并进行了大量的论证,但不同
苦橄质岩浆是深部地幔重要的原始岩浆,其演化过程涉及深部地幔性质、洋岛玄武岩(OIB)和大陆溢流玄武岩(CFB)成因以及岩浆矿床形成等一系列成岩成矿问题,具有重要的地球动力学意义。然而,目前国际上还没有对苦橄质岩浆演化行为开展系统的实验研究,这在很大程度上限制了我们对原始岩浆在地幔深部条件下的演化过程以及相关成岩成矿和地球动力学问题的认识。本论文主要在苦橄质岩浆演化高温高压实验岩石学方面开展了系统的
与碱性岩浆岩有关的稀土元素矿床是世界范围内工业稀土资源的主要来源。然而,我们对于与之相关的地球动力学背景、岩浆-热液过程等仍然知之甚少。本文选取产于巴基斯坦境内科西斯坦岛弧区(Kohistan Island Arc,KIA)的科西斯坦岩基(Kohistan Batholith,KB)中新近发现的存在稀土元素矿化的碱性正长岩、伟晶岩,和近于同期形成的埃达克质花岗岩作为研究对象,分别开展了岩石学、年代
以CO2为主的温室气体含量逐年增多,导致全球气候变暖现象日趋严峻,该问题引起广泛关注。而CO2地质储存是缓解全球气候变暖的有效手段,我国于2010年,在鄂尔多斯盆地部署建设了国内首个CCS示范工程。数值模拟在CO2地质封存场地选择、场地封存能力以及封存安全性等方面发挥了重要作用。作为CO2地质储存数值模拟专业化软件-TOUGH2-ECO2N程序被广泛应用,其模拟结果准确可靠。但由于TOUGH2-E
南海天然气水合物(简称“水合物”)储层具有埋藏浅、固结弱、渗流难等特点,水合物开采工程面临着较大的地质风险考验,相应的试采方案对地质与工程一体化调控的依赖程度远高于常规油气。特别是储层大规模出砂已导致全球数次水合物试采被迫终止,成为制约海域水合物安全高效开采的关键工程地质风险之一。厘清水合物开采井控砂介质工况并制定合理的控砂参数对实现科学合理的出砂调控、保证开采井长期安全高效运行至关重要。据此,本