二维钯基纳米材料在不同动物模型上的诊疗应用和胚胎安全性研究

作     者：李靖超 

作者单位：厦门大学 

学位级别：硕士

导师姓名：陈小兰;郑南峰

授予年度：2018年

学科分类：0831[工学-生物医学工程（可授工学、理学、医学学位）] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0836[工学-生物工程] 0702[理学-物理学] 

主      题：二维钯基纳米材料 诊疗 大动物模型 乏氧微环境 胚胎毒性 

摘      要：近年来,随着纳米技术的蓬勃发展,其在能源、催化、工业生产和生命科学等领域发挥着越来越重要的作用。尤其是在生物医学方面,因纳米材料有其不可比拟的独特优势,对以其材料为基础的癌症诊疗平台的研究也如雨后春笋般涌现。通过纳米材料的被动靶向富集的能力进行生物成像和药物传递等功能,可以实现多模式诊断和治疗,有望为癌症的治疗打开新局面,提供新思路。而备受研究者关注的纳米材料安全性问题也是其能否从“书架走上“货架,真正实现临床转化的关键要素。本文基于课题组合成的具有超薄结构的二维钯基纳米材料,突破以往的小鼠模型,将材料应用于大动物模型研究其活体行为和诊疗应用,说明材料在肿瘤部位的被动靶向富集能力在大动物模型上仍有很好的体现,为以后二维钯基纳米材料的临床应用提供研究基础。并且通过表面修饰和负载的方法合成了基于钯基纳米材料的新的诊疗平台,以改善肿瘤微环境的思路来拓展材料的潜在的应用范围。最后通过对小鼠的胚胎毒性的研究来说明材料的安全性。各分章的内容如下:第一章:主要总结纳米材料在肿瘤诊疗的不同方面的应用和发展。概述了纳米材料应用于不同动物模型和在转化医学方面的应用。介绍了不同类型纳米材料胚胎安全性研究现状。最后以上几点来说明本论文的选题依据和研究意义。第二章:基于以前的研究工作,设计合成了形貌尺寸均一的二维钯基纳米材料(SPNS和Pd@AuNSs),以小鼠模型的研究思路为基础,通过表面修饰和功能化,以活体成像追踪和组织分布检测等实验成功证明了其在新西兰兔和SD大鼠肿瘤模型上良好的EPR效应。并通过血液循环和尿液代谢说明钯基纳米材料在大动物模型上的活体行为仍然与尺寸组成有着很明显的相关性。血生化分析和组织切片则证明材料在活体层次的安全性,最后依靠材料的出色近红外吸收能力,通过光热治疗可成功实现皮下肿瘤治愈。据此可说明二维钯基纳米材料材料在大动物模型上仍然是理想的肿瘤诊疗平台。第三章:考虑到目前针对改善肿瘤微环境尤其是乏氧这一特点的研究已经取得喜人的进展,我们以在肿瘤部位有着良好富集的Pd@Au纳米片为“晶种,表面原位生长二氧化锰,成功合成了二维Pd@Au@MnO2纳米材料。不仅保留了出色的近红外吸收效率的同时具有分解过氧化氢产生氧气以改善瘤内乏氧微环境的特点。表面经修饰人血清蛋白(HSA)修饰后可有效负载化疗药物阿霉素(Dox)并实现pH和谷胱甘肽(GSH)双模式可控释放。在动物活体实验证明了利用光热-化学联合治疗可治愈肿瘤。第四章:出于对纳米材料的安全性担忧,我们在本章中以小鼠胚胎为研究对象,系统地对5纳米小钯片(SPNS)的胚胎毒性进行了讨论。首先在细胞层次证明小钯片对小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)具有很好的安全性。在加大注射剂量后,小钯片可以穿透胎盘屏障进入二代小鼠,但是母体和二代小鼠的正常发育没有任何影响。通过组织分布追踪发现大部分材料主要在母体的胎盘处富集。第五章:总结本论文的研究工作并对后续研究进行展望。