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USPIO-PEG-sLex纳米诊疗平台在裸鼠鼻咽癌成像与光热治疗一体化中的实验研究

USPIO-PEG-sLex纳米诊疗平台在裸鼠鼻咽癌成像与光热治疗一体化中...

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作者：刘勤敏广西医科大学

学位级别：硕士

目的:利用前期合成的聚乙二醇(polyethylene glycol,PEG)包裹的超微顺磁性氧化铁(ultrasmall superparamagnetic iron oxide,USPIO)纳米颗粒表面偶联唾液酸化路易斯寡糖X(sialyl Lewis X,s Le)纳米粒子(USPIO-PEG-s Le),作为纳米诊断治疗剂对鼻咽癌(Nasopharyngeal carcinoma,NPC)进行磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)及光热治疗(Photothermal therapy,PTT)一体化的应用研究。方法:体外实验:利用在不同功率密度下的808nm波长近红外光辐照0 mg/ml、0.025 mg/ml、0.05 mg/ml、0.1 mg/ml、0.2 mg/ml五种不同浓度的USPIO-PEG-s Le纳米粒子溶液,通过数码温度表记录其温度变化,检测USPIO-PEG-s Le纳米粒子光热转换性能。通过CCK-8试剂盒法检测不同浓度USPIO-PEG-s Le纳米粒子的体外细胞毒性作用和体外光热治疗作用效果。体内实验:利用裸鼠建立鼻咽癌移植瘤模型,通过尾静脉注射1mg/ml浓度的USPIO-PEG-s Le纳米粒子溶液并进行磁共振成像和光热治疗,对USPIO-PEG-s Le纳米粒子作为纳米诊断治疗剂在鼻咽癌诊疗一体化中的应用进行研究。结果:体外实验:研究结果显示USPIO-PEG-s Le纳米粒子具有良好的光热转换性能,在808nm波长近红外光辐照下,其温度随着其浓度的增加及近红外光功率密度的增加而明显升高。CCK-8实验结果表明USPIO-PEG-s Le纳米粒子的体外细胞毒性与其浓度相关,差异有统计学意义(P纳米粒子浓度为0 mg/ml、0.025 mg/ml、0.05 mg/ml、0.1 mg/ml、0.2 mg/ml时,5-8F细胞的存活率分别为91.04%±5.20%、77.83%±3.01%、73.48%±5.55%、59.50%±10.98%、17.11%±3.14%,鼻咽癌5-8F细胞的存活率随着USPIO-PEG-s Le纳米粒子浓度的增高而明显下降,差异有统计学意义(P纳米粒子前肿瘤的T2值为30.870±5.604,而经尾静脉注射USPIO-PEG-s Le纳米粒子后肿瘤组织的T2值为18.335±4.351,注射前后肿瘤区域的T2值差异有统计学意义(P纳米粒子能够靶向到肿瘤区域,并降低肿瘤组织的T2值。通过对裸鼠鼻咽癌移植瘤模型光热治疗结果显示,USPIO-PEG-s Le纳米粒子作为纳米诊断治疗剂能够显著抑制肿瘤生长,且在体内没有明显生物学毒性,实验组、对照组及空白组经过5次治疗后与治疗前的体积比分别为3.04±0.57,5.80±1.06,7.89±2.20,差异有统计学意义(P纳米粒子,不但能够作为磁共振靶向探针对裸鼠鼻咽癌移植瘤模型进行磁共振成像,也能作为光热治疗剂介导裸鼠鼻咽癌移植瘤的光热治疗。USPIO-PEG-s Le纳米粒子作为纳米诊断治疗剂,有望为鼻咽癌治疗提供新的方法。

关键词：鼻咽癌纳米诊疗平台纳米粒子磁共振成像光热治疗

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核酸修饰的有机功能材料的合成与应用

核酸修饰的有机功能材料的合成与应用

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作者：翟士尧哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

DNA具有特异性的分子识别和对刺激信号响应的特性,在生物传感、纳米医药、智能材料领域有广泛的应用。将DNA分子的识别和响应转换成可读取和量化的信号,需要将DNA和具有光、电、磁等特性的材料相结合。其中DNA和无机功能纳米材料的共价... 详细信息

DNA具有特异性的分子识别和对刺激信号响应的特性,在生物传感、纳米医药、智能材料领域有广泛的应用。将DNA分子的识别和响应转换成可读取和量化的信号,需要将DNA和具有光、电、磁等特性的材料相结合。其中DNA和无机功能纳米材料的共价接枝技术已经相对成熟,但和有机功能材料的共价接枝还有比较大的局限性,特别是对于疏水性较强的有机材料,接枝的方法仍需探索。有机共轭荧光小分子是一类非常重要的功能材料,在荧光检测、光热治疗、光声成像以及光动治疗等多个领域有重要应用。在众多有机共轭荧光小分子中,从花菁类、萘二酰亚胺类、芘类等荧光染料到具有聚集诱导发光效应的AIE分子,这些共轭分子往往具有不同的物理与化学性质,也将影响其同DNA共价接枝方法的选择。本课题从三种不同的DNA共价接枝策略出发,探索了DNA和有机荧光分子的共价接枝的最佳路径。在此基础上,选取“无铜催化液相点击反应”合成的近红外染料IR783和DNA共价接枝产物,和氧化石墨烯相结合得到一种可对pH响应的荧光检测与成像纳米体系,并探索这类材料在pH响应光热治疗方面的应用。主要的研究内容如下:利用“阳离子表面活性剂DDAB辅助的溶液法”合成了芘(Pyrene)和DNA的共价接枝产物。该方法通过DNA合成仪完成了对DNA序列的合成与氨基功能化修饰,并利用DDAB的表面活性剂的特性将功能化DNA分子转移到有机相中和1-芘丁酸通过酰胺化反应完成共价接枝。该方法很好的解决了由于DNA油溶性差限制其与非水溶性分子反应的问题,大大提高了共价接枝的效率。利用“Cu(Ⅰ)催化的点击反应”固相后合成了AIE分子TPE和DNA单端连接及双端连接的共价接枝产物。该方法利用DNA合成仪合成功能化的DNA序列而不从固体支撑物CPG上切割下来,将连接有DNA的CPG直接投入有机相,从而DNA在固体表面和叠氮修饰的TPE分子发生Cu(Ⅰ)催化的点击化学反应,经提纯操作得到单末端与双末端共价接枝产物。该方法很好解决了DNA与油溶性分子不相容的问题,反应产率可观且操作简便,为分子设计提供了更多灵活性。利用“无Cu催化的点击反应”液相合成IR783分子和DNA的共价接枝产物。该方法将DNA合成仪合成的氨基修饰DNA与环辛炔的NHS活性酯(DBCO-NHS)投入液相酰胺化反应得到了DBCO-DNA,再利用“无Cu催化的点击反应”在液相中实现了DBCO-DNA与N-IR783的共价连接。该方法不仅效率可观,操作便捷,同时避免了Cu等金属离子的参与,减少了生物毒性的风险,为其他染料与DNA的连接提供了合成思路。在合成的IR783-DNA基础上,将其与氧化石墨烯(GO)构建了具有pH响应的诊疗一体纳米应用平台。本论文通过功能化修饰的Anchor DNA与GO之间的酰胺化反应,实现了DNA与GO的化学接枝。同时,通过设计具有pH响应的i-motif核酸序列,以碱基互补配对为原则,构建IR783-DNA-Cy3i-motif-Anchor-GO这样综合pH响应、荧光变化、荧光成像以及光热治疗的多功能平台。本课题通过对三种合成策略的探索和比较,总结了DNA和疏水性的有机荧光分子共价接枝的可行策略,对未来发展基于有机荧光分子的DNA功能分子体系提供了重要的参考。结合有机荧光分子优越的光学特性和DNA分子的识别和响应特性,将为新型探针体系、诊疗一体化材料、智能材料的发展提供更多的设计空间。

关键词：生物传感器 DNA共价接枝有机共轭小分子纳米诊疗平台点击化学

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