不同病理模型中二维钯基纳米材料的应用及相关诊疗体系的设计研究

论文摘要

虽然近年来已步入医疗技术高度发达的阶段,但仍有一些顽固性疾病威胁着人类的健康,比如癌症、细菌感染引起的一系列重大疾病等,每年死于癌症及感染性疾病的人数不断增加,许多传统的医疗手段无法达到很好的治愈效果,而在纳米材料快速发展的今天,纳米材料巨大的应用价值得到了充分的发挥,尤其是在生物医学方面的应用。由于纳米材料的尺寸分布均一且可调控,易于被设计修饰,这为生物医疗领域提供了良好的诊疗平台。因此本论文重点讨论了纳米材料在肿瘤和炎症等生物医学领域的应用潜能。合成制备了不同的纳米材料,通过不同方式对其进行修饰或负载其他药剂,使合成的纳米材料能够用于肿瘤和细菌感染性炎症的诊疗。具体章节的内容如下:第一章:简要阐述了纳米材料在生物医疗领域的应用,重点介绍了其在癌症诊疗与炎症诊疗这两个方面的研究。首先对纳米材料在生物医学中的应用做了简单概述,其次介绍了纳米材料在肿瘤治疗方面的研究进展,尤其在光热治疗及放射疗法中的研究;随后介绍了纳米材料应用于炎症治疗的研究进展及其抗菌、声动力治疗的研究。在本章节的最后总结了本论文的选题依据和研究内容。第二章:设计合成了尺寸均一且可控的二维双金属Pd@Au纳米片,其表现出强的近红外吸收能力、放射增敏作用和良好的稳定性。经表面修饰SH-PEG后,双金属纳米片在小鼠体内的血液循环能力较好,在小鼠肿瘤部位能够达到较高的富集。也通过实验表明,设计合成的Pd@Au纳米片可以通过放射/光热联合治疗杀死肿瘤细胞,并成功应用于小鼠肿瘤模型的治疗。第三章:在上一章节中,我们提到金包钯纳米材料具有很好的肿瘤靶向富集能力,这使得我们进一步思考,钯基纳米材料是否在炎症部位也能达到良好的富集。接下来以不同尺寸的钯纳米片及Pd@Pt纳米片为研究基础,通过尾静脉注射钯基纳米材料,考察其在炎症部位的富集效果,发现钯纳米片及Pd@Pt都具有好的炎症富集效率。因Pd@Pt具有较强的类过氧化氢酶活性可改善乏氧环境,我们设计合成了新型纳米炎症诊疗平台,将声敏剂中-四（4-羧基苯基）卟吩（T790）通过共价键修饰在Pd@Pt纳米片的表面,制备了具有增强声动力学治疗的纳米抗菌试剂Pd@Pt-PEG-T790,后续细菌感染性的炎症治疗还需继续探究。第四章:在本章工作中我们合成了氧化石墨烯（GO）基材料,由于氧化石墨烯（GO）材料具有独特的二维结构、水溶性和高比表面积,易于功能化和低成本等特性使得其在抗菌领域受到越来越多的关注。但是GO是否具有抗菌性能仍然是一个具有争议的问题。在这项工作中,前期我们主要考察了 GO溶液和GO膜的抗菌能力,首先针对几种革兰氏阴性和革兰氏阳性细菌进行评估,例如大肠杆菌（E.coli）,芽孢杆菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）。结果表明,GO和GO膜对细菌的生长没有明显影响。基于GO膜与“创可贴”具有相似的使用方式,其很容易贴敷在伤口细菌感染的位置,我们制备了载有Ag纳米颗粒的GO膜,通过贴敷在伤口处来阻止细菌不断的侵蚀。通过实验证明所制备的GO-Ag膜纳米复合物能够加快治愈MRSA细菌引起的伤口感染。因此,GO-Ag膜在伤口敷料和抗菌表面涂层中的应用前景广阔。第五章:对本论文的研究工作进行总结并对后续研究工作进行展望。

论文目录

摘要

Abstract

第一章绪论

1.1 纳米材料在生物医学领域的应用概述

1.1.1 纳米材料应用于生物传感

1.1.2 纳米材料作为药物输送载体

1.1.3 纳米材料用于生物医学成像

1.1.4 纳米材料用于癌症治疗

1.1.5 纳米材料用于炎症治疗

1.2 纳米材料在癌症诊断治疗中的应用

1.2.1 肿瘤治疗概述

1.2.2 光热治疗

1.2.3 放射治疗

1.2.4 面临的机遇与挑战

1.3 纳米材料在炎症诊断治疗中的应用

1.3.1 抗菌活性概述

1.3.2 炎症治疗概述

1.3.3 声动力治疗

1.3.4 面临的机遇与挑战

1.4 论文的选题依据和研究内容

1.5 参考文献

第二章 Pd@Au纳米片用于肿瘤的光热/放疗联合治疗

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验试剂与实验仪器

2.2.1.1 实验试剂

2.2.1.2 实验仪器

2.2.2 实验步骤

2.2.2.1 合成钯纳米片（Pd NSs）

2.2.2.2 合成Pd@Au双金属纳米片及表面PEG-SH修饰

2.2.3 表征与测试

2.2.3.1 透射电子显微镜

2.2.3.2 紫外-可见-近红外光谱

2.2.3.3 粒径及Zeta电位测量

2.2.3.4 不同尺寸Pd@Au-PEG纳米材料的稳定性

2.2.3.5 Pd@Au纳米材料的光热转换能力检测

2.2.3.6 细胞培养条件

2.2.3.7 Pd@Au-PEG纳米材料细胞毒性测试

2.2.3.8 Pd@Au-PEG纳米材料细胞摄取实验

2.2.3.9 建立小鼠肿瘤模型

2.2.3.10 纳米材料在小鼠体内的血液循环

2.2.3.11 纳米材料在小鼠体内的代谢

2.2.3.12 组织分布

2.2.3.13 小鼠肿瘤红外成像

2.2.3.14 小鼠肿瘤荧光成像

2.2.3.15 小鼠肿瘤光热与放疗联合治疗

2.2.3.16 组织切片

2.3 结果与讨论

2.3.1 不同尺寸Pd@Au纳米片的合成与表征

2.3.2 不同尺寸Pd@Au纳米片光热效应以及稳定性

2.3.3 Pd@Au纳米片的细胞摄取及细胞毒性

2.3.4 不同尺寸的Pd@Au纳米片在小鼠体内器官分布、血液循环以及代谢情况

2.3.5 30nm Pd@Au纳米片小鼠体内荧光成像

2.3.6 30nm Pd@Au纳米片小鼠体内光热效应

2.3.7 30nm Pd@Au纳米片肿瘤治疗效果

2.3.8 小鼠经过治疗后组织切片

2.4 本章总结

2.5 参考文献

第三章钯基纳米材料在炎症诊疗应用中的初步探索

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验试剂与实验仪器

3.2.1.1 实验试剂

3.2.1.2 实验仪器

3.2.2 实验步骤

3.2.2.1 钯纳米片的合成（PdNSs）

3.2.2.2 Pd@Pt双金属纳米片的制备

3.2.2.3 Pd@Pt-PEG-T790纳米复合物的制备

3.2.3 表征与测试

3.2.3.1 透射电子显微镜

3.2.3.2 紫外-可见-近红外光谱

3.2.3.3 菌落计数法

3.2.3.4 小鼠腿部肌肉炎症模型的建立

3.2.3.5 小鼠炎症荧光成像

3.2.3.6 小鼠炎症光声成像

3.2.3.7 小鼠炎症CT成像

3.2.3.8 Pd@Pt-PEG-T790纳米材料细胞毒性测定

3.2.3.9 Pd@Pt-PEG-T790体外炎症因子检测

3.2.3.10 Pd@Pt以及Pd@Pt-PEG-T790纳米材料的溶血实验

3.3 结果与讨论

3.3.1 Pd纳米片和Pd@Pt双金属纳米片及其复合物的合成与表征

3.3.2 钯基纳米材料在炎症部位的富集情况

3.3.3 Pd@Pt-PEG-T790纳米复合物的表征

3.3.4 Pd@Pt-PEG-T790纳米复合物的生物安全性

3.3.5 Pd@Pt-PEG-T790细胞层面上炎症因子的检测

3.3.6 Pd@Pt-PEG-T790纳米复合物抑菌情况

3.4 结论

3.5 参考文献

第四章氧化石墨烯基材料抗菌性能研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验试剂与实验仪器

4.2.1.1 实验试剂

4.2.1.2 实验仪器

4.2.2 实验步骤

4.2.2.1 合成氧化石墨烯（GO）

4.2.2.2 氧化石墨烯膜的合成（GO膜）

4.2.2.3 氧化石墨烯-银复合物及其膜（GO-Ag膜）的合成

4.2.3 表征与测试

4.2.3.1 透射电子显微镜

4.2.3.2 原子力显微镜

4.2.3.3 扫描电子显微镜

4.2.3.4 紫外可见近红外光谱

4.2.3.5 X射线衍射（XRD）

4.2.3.6 拉曼光谱

4.2.3.7 细菌的培养与纯化

4.2.3.8 细胞的培养

4.2.3.9 GO的细胞毒性

4.2.3.10 菌落计数法

4.2.3.11 生长曲线法

4.2.3.12 细菌的透射电子显微镜表征

4.2.3.13 细菌的扫描电子显微镜表征

4.2.3.14 建立小鼠皮肤伤口炎症模型

4.2.3.15 小鼠皮肤伤口炎症的治疗

4.2.3.16 小鼠治愈后体内炎症测试

4.2.3.17 组织切片

4.3 结果与讨论

4.3.1 氧化石墨烯与氧化石墨烯膜的合成与表征

4.3.2 GO溶液对细菌活性的影响

4.3.3 GO溶液的细胞毒性

4.3.4 GO膜对细菌活性的影响

4.3.5 GO-Ag溶液和GO-Ag膜的表征

4.3.6 GO-Ag溶液和GO-Ag膜的抗菌性能

4.3.7 GO-Ag膜的治疗效果

4.4 本章总结

4.5 参考文献

第五章总结与展望

5.1 总结

5.2 展望

攻读硕士学位期间发表的论文及成果

致谢

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 孙多

导师: 陈小兰,郑南峰

关键词: 钯基纳米材料,肿瘤治疗,抗菌活性,炎症治疗

来源: 厦门大学

年度: 2019

分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑,医药卫生科技

专业: 生物学,材料科学,生物医学工程

单位: 厦门大学

分类号: R318;TB383.1

总页数: 112

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