基于一维纳米材料的新型药物载体系统研究

论文摘要

一维纳米材料因其自身的独特的结构、组成、表面性质,使其具有高长径比、独特的物理化学性质。近年来,一维纳米材料合成、功能化、应用的研究越来越受研究者的广泛关注,但是许多一维纳米材料的低亲水性、一定的细胞毒性较大程度上限制了其在生物学领域的应用。因此,对其表面功能化的修饰成为一维纳米材料应用的前提,修饰方法包括非共价键修饰和共价键修饰,对一维纳米材料功能化修饰的主要目的是嫁接上可以进一步应用的化学基团（羧基、羰基、氨基等）,从而提高水溶性和生物相容性,同时也为一维纳米材料作为生物大分子、蛋白、核酸、抗癌药物的载体打下基础。碳纳米管和高岭土纳米管具有高比表面积、独特的电子性质、特有的结构组成,作为新型的一维材料在生物学领域具有良好的应用前景。本论文首先通过对其进行表面功能化修饰,并以功能化碳纳米管和高岭土纳米管作为抗肿瘤药物、反义寡聚核酸的运输载体,从而达到提高抗肿瘤效率的目的。本文主要开展基于功能化多壁碳纳米管和高岭土纳米管生物的生物载体系统研究其主要内容如下:1.功能化多壁碳纳米管-抗癌药物喜树碱载体研究先用水溶性聚合物P123修饰多壁碳纳米管,制备出了一种具有良好水溶性的功能化多壁碳纳米管;进而通过π-π作用将喜树碱成功的负载到功能化的多壁碳纳米管上,从而制备出了一种新型喜树碱-功能化多壁碳纳米管复合抗癌药物。与纯喜树碱相比,MTT实验证明这种复合物具有良好抗癌活性,因此该复合物在纳米医药和抗癌药物载运体系中有着显著的应用。2.具有靶向和荧光的双功能多壁碳纳米管-紫杉醇药物载体研究选用阳离子聚合物-聚乙烯亚胺（PEI）,通过静电组装方法将这些具有较好水溶性生物相容性的阳离子聚合物修饰多壁碳纳米管。其次,通过EDAC交联剂作用将靶向叶酸分子和红色量子点连接到功能化多壁碳纳米管上,同时制备出了具有靶向荧光双功能多壁碳纳米管复合物,通过荧光示踪证明了该载体具有良好的靶向性。最后,将抗肿瘤药物紫杉醇通过π-π作用负载到具有靶向功能的多壁碳纳米管上,细胞毒性实验结果表明具有靶向功能的药物载体能够有效地提高靶部位的药含量和抗肿瘤药物的药效。3.功能化高岭土纳米管反义核酸复合体的构建及其细胞学效应研究采用有机硅烷功能化高岭土纳米管,提高了高岭土纳米管的水溶性以及改变了高岭土纳米管的表面电荷,再将荧光标记物FAM标记的反义寡聚核苷酸（ASODNs）负载到功能化高岭土纳米管的表面,制备出了一种具有荧光的新型功能化高岭土-ASODNs复合物。研究表明通过功能化高岭土纳米管的运输载体,可有效的将ASODNs介导进入细胞,具有较强的细胞核靶向定位性。并且经转染进入细胞的ASODNs具有有效的抗癌活性,说明功能化的高岭土纳米管在癌症生物治疗方面有着广阔的应用前景。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 研究意义
• 1.1.1 一维纳米材料
• 1.1.2 一维纳米材料在纳米药物中的应用
• 1.2 研究进展
• 1.2.1 基于一维纳米材料的载体系统
• 1.2.2 目前存在的问题
• 1.2.3 叶酸、量子点及其在生命科学领域中的应用
• 1.2.4 反义核酸技术的应用
• 1.3 实验方法及表征手段
• 1.4 研究目的和研究内容
• 参考文献
• 第二章 功能化多壁碳纳米管-抗癌药物喜树碱载体研究
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验试剂
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 功能化多壁碳纳米管的合成及其表征
• 2.2.4 f-MWNTs-CPT复合物的制备及其表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 功能化多壁碳纳米管的表征
• 2.3.2 功能化多壁碳纳米管的电化学行为表征
• 2.3.3 喜树碱负载到功能化多壁碳纳米管表面的定量检测
• 2.3.4 f-MWNTs-CPT复合物细胞毒性实验
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 具有靶向和荧光的双功能多壁碳纳米管-紫杉醇药物载体研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验试剂
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 功能化多壁碳纳米管的制备及其表征
• 3.2.4 MWNTs-PEI-FA-Qdots的制备及其表征
• 3.2.5 PTX-MWNTs-PEI-FA的制备及其表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 功能化多壁碳纳米管的表征
• 3.3.2 MWNTs-PEI-FA-Qdots的紫外可见光谱和荧光光谱表征
• 3.3.3 MWNTs-PEI-FA-Qdots导入细胞的共聚焦表征
• 3.3.4 紫杉醇负载到功能化多壁碳纳米管表面的定量检测
• 3.3.5 PTX-MWNTs-PEI-FA复合物细胞毒性实验
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 功能化高岭土纳米管反义核酸复合体的构建及其细胞学效应研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验试剂
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 功能化高岭土的合成及其表征
• 4.2.4 Halloysite-ASODNs-FAM的构建
• 4.2.5 Halloysite-ASODNs-FAM导入HeLa细胞及其促进细胞凋亡的研究
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 高岭土的表征
• 4.3.2 功能化高岭土的表征
• 4.3.3 Halloysite-ASODNs-FAM复合物荧光表征
• 4.3.4 Halloysite-ASODNs-FAM复合物导入细胞及其促进肿瘤细胞凋亡研究
• 4.4 结论
• 参考文献
• 研究成果
• 致谢