多功能上转换复合纳米材料的生物学应用

【摘要】随着纳米科技的迅速发展，纳米复合材料的基础上形成的不同功能的纳米材料已成为新的研究热点，并显示在生物医学领域的应用潜力巨大。其中，生物成像辅助下的癌症早期诊断、癌症光热疗法引起了人们的广泛关注；同时，外部刺激响应型的复合纳米材料可控释放体系也在生物医学研究领域有着重要的地位。本论文基于以上两个生物学方向开展了相关研究，具体工作主要有以下两个方面：第一：以稀土元素掺杂的上转换纳米颗粒（UCNP）为基础，合成了一种多功能复合纳米材料（上转换材料-四氧化三铁-金颗粒-抗体）以用于癌细胞的成像和光热治疗。多巴胺修饰的6nm的磁性颗粒（Fe3O4）通过静电作用结合到经过聚丙烯酸修饰过的上转换材料表面，形成UCNP-Fe3O4复合物；在此复合物表面原位生长较薄的金壳层（Aushell）以后，通过酰胺反应将抗体（Anti-HER2）连接到复合材料表面，形成UCNP-Fe3O4-Au-Antibody体系。我们使用这种上转换纳米复合材料，实现了分子靶向细胞水平上转换荧光成像。这类复合材料中金壳层的表面等离子共振吸收较强，可借助于分子靶向实现癌细胞的光热治疗。另外在光热治疗的过程当中，我们的实验支持癌细胞光热治疗的效果与癌细胞的异质性（比如表面抗原蛋白表达高低）有密切关系，我们对此尝试做了比较仔细的分析。第二：以稀土掺杂的上转换材料为基础，经由具有较强生物相容性材料二氧化硅的包裹和3-氨丙基-三乙氧基硅烷(APTES)的修饰，我们将S-亚硝基-N-乙酰-DL-青霉胺(SNAP)——NO供体连接到UCNP-SiO2表面，形成UCNP-SiO2-SNAP复合体系。由于SNAP小分子对上转换材料所发射出的360nm的紫外波长比较敏感，在其作用下可以断裂自身的化学键从而释放出一氧化氮，所以借助于此体系，我们实现了一氧化氮的可控释放。从未来应用的角度出发，由于一氧化氮本身对血小板凝聚有抑制作用，我们还初步探索了该可控释放体系在980nm激光照射下所释放出的一氧化氮对血小板凝聚的抑制作用的原理性证明实验。概括起来，本论文对上转换复合材料的生物成像、肿瘤细胞的光热治疗以及可控释放体系等进行了初步的探索，我们的研究结果为这一类复合材料未来在生物医学方面的应用与研究打下一个良好的基础。
【作者】申建伟；
【导师】刘坚；
【作者基本信息】苏州大学，材料学，2014，硕士
【关键词】稀土掺杂上转换材料；细胞成像；光热治疗；NO可控释放；抑制血小板凝聚；

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