几种无机纳米材料的合成及其在生物医学领域的应用

论文摘要

在对纳米生物材料以及生物医学领域进行深入的文献调研的基础上,以各种生物相容性和生物可降解性的纳米材料为研究对象,设计合成了几种复合型多功能的纳米体系,并对其相应的基因治疗、药物治疗、光热治疗、荧光成像和磁共振成像效果进行体外、细胞和动物等水平研究。取得了主要研究结果如下:1.设计并合成了一种全新的多阶段治疗体系。基于生物相容性和生物可降解性的介晶多孔碳酸钙,以超顺磁性的碳酸钙-四氧化三铁作为第一阶段载体,以治疗性的金-基因复合物纳米颗粒作为第二阶段载体,并选用荧光抗癌药物阿霉素复合进入碳酸钙-四氧化三铁颗粒,同时进行药物治疗和基因治疗。对这种新型的多阶段治疗体系进行各种理化表征,并在细胞和动物水平上研究体系与生物体系的相互作用、对治疗性分子的释放动力学和治疗治效果。2.以100纳米的非晶介孔碳酸钙颗粒作为模板,设计合成各种核壳结构的纳米颗粒。选用小于5纳米的四氧化三铁-二氧化硅纳米颗粒、金纳米颗粒和硫化镉纳米颗粒作为内核,得到了分别以四氧化三铁、金和空心内核结构,介孔二氧化硅为外壳结构的纳米颗粒。对以上三种纳米颗粒分别进行结构和理化性质表征,探讨了一种全新的合成机理和合成方法。并对这些功能性的纳米颗粒分别进行磁共振造影、光热转化等方面的研究,以探索其在生物医学方面的应用潜力。3.以非晶介孔碳酸钙为模板,通过在合成前预载药物,得到阿霉素-介孔二氧化硅的核壳结构的纳米颗粒。为充分利用空心材料内部的空间,并增强载体对药物的保护作用,通过独特的合成方法,在合成得到空心介孔二氧化硅纳米颗粒之前,以预载药物的方法,直接合成得到了介孔二氧化硅纳米治疗体系。对这种纳米治疗体系进行结构和理化性质的表征,研究了一种全新的预载药物的合成方法。并在细胞水平上研究这种治疗体系与生物体系之间的相互作用、药物释放动力学和治疗效果等,并探讨了这种独特的合成方法的优越性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 纳米治疗体系的发展和应用
• 1.1 引言
• 1.2 第一代纳米治疗体系
• 1.2.1 设计原理和组成
• 1.2.2 脂质体
• 1.3 第二代纳米治疗体系
• 1.3.1 设计原理和组成
• 1.3.2 金纳米材料
• 1.3.3 介孔二氧化硅
• 1.3.4 磁性纳米颗粒
• 1.4 第三代纳米治疗体系
• 1.4.1 设计原理
• 1.4.2 发展和应用
• 1.5 本论文的选题背景和研究内容
• 第二章 基于超顺磁性的介晶氧化铁-碳酸钙的多阶段治疗体系
• 2.1 引言
• 2.2 主要试剂和仪器
• 2.2.1 化学试剂
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 质粒DNA 的碱式裂解法制备与纯化
• 2.3.2 多阶段载运体系的制备
• 2.3.3 测试和表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 多阶段载运体系的合成和表征
• 2.4.2 多阶段载运体系的体外稳定性
• 2.4.3 多阶段载运体系与细胞的相互作用
• 2.4.4 多阶段载运体系在动物体内的清除和定位
• 2.4.5 多阶段载运体系的载运机理
• 2.5 结论
• 第三章 基于非晶碳酸钙的空心介孔二氧化硅纳米颗粒的制备
• 3.1 引言
• 3.2 主要试剂和仪器
• 3.2.1 化学试剂
• 3.2.2 主要仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 空心介孔二氧化硅纳米颗粒的制备
• 3.3.2 测试和表征
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 非晶碳酸钙纳米颗粒的合成与表征
• 3.4.2 空心介孔二氧化硅纳米颗粒的合成与表征
• 3.4.3 空心介孔二氧化硅纳米颗粒的合成机理
• 3.4.4 空心介孔二氧化硅纳米颗粒的生物相容性
• 3.5 结论
• 第四章 基于非晶碳酸钙的核壳结构纳米颗粒的制备
• 4.1 引言
• 4.2 主要试剂和仪器
• 4.2.1 化学试剂
• 4.2.2 主要仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 氧化铁-介孔二氧化硅纳米颗粒的制备
• 4.3.2 金-介孔二氧化硅纳米颗粒的制备
• 4.3.3 测试和表征
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 氧化铁-介孔二氧化硅纳米颗粒的合成与表征
• 4.4.2 金-介孔二氧化硅纳米颗粒的合成与表征
• 4.4.3 氧化铁-介孔二氧化硅纳米颗粒的性质与应用
• 4.4.4 金-介孔二氧化硅纳米颗粒的性质与应用
• 4.5 结论
• 第五章 通过预载法合成阿霉素-介孔二氧化硅纳米颗粒及其生物应用
• 5.1 引言
• 5.2 主要试剂和仪器
• 5.2.1 化学试剂
• 5.2.2 主要仪器
• 5.3 实验方法
• 5.3.1 阿霉素-介孔二氧化硅纳米颗粒的制备
• 5.3.2 测试和表征
• 5.4 结果与讨论
• 5.4.1 阿霉素-介孔二氧化硅纳米颗粒的合成与表征
• 5.4.2 阿霉素-介孔二氧化硅纳米颗粒的合成机理
• 5.4.3 阿霉素-介孔二氧化硅纳米颗粒的生物医学应用
• 5.5 结论
• 参考文献
• 附录：博士期间完成论文情况
• 致谢