具有高光热转化率和环境pH响应的载药硫化铜纳米粒子

采用铜离子与硫离子在溶液中直接反应制备粒径为50～60 nm的硫化铜纳米颗粒(CuS NPs).在CuS NPs表面修饰了聚多巴胺层,并利用聚多巴胺(PDA)的非共价键自聚在聚多巴胺层表面负载DOX,从而得到一种核壳结构纳米粒子——DOX@CuS/PDA(其核为CuS NPs,壳为担载阿霉素的聚多巴胺).研究表明,该硫化铜纳米颗粒具备光热敏感特性,在功率为1 W/cm²的808 nm近红外光照射下,光热转化率高达34.2%.在不同pH下释放的研究结果表明,在酸性条件下经过72 h体外释放后, DOX@CuS/PDA累积DOX的释放量是其在碱性环境中的6倍,证明了DOX@CuS/PDA拥有明显的pH刺激响应释放机制.在体外癌细胞实验结果中, DOX@CuS/PDA可以将光热治疗与化学药物治疗相互结合,癌细胞存活率仅有27%～33%,有效地提升了肿瘤细胞灭杀效果.本研究对于光热治疗和化学治疗相结合提供了研究方案,并且对于吸附载药以及pH响应药物释放研究提供了新认识.     

刺激响应介孔氧化硅纳米载药系统的可控组装及控制释放性能

刺激响应介孔氧化硅纳米载药系统能够有效提高药物的治疗效果和尽量降低药物的毒副作用,相关研究领域近年来引起人们的极大关注.本文主要介绍作者课题组在阀控和门控的介孔氧化硅纳米载药系统的研究工作.以生物相容性的介孔氧化硅纳米粒子(MSN)作为药物载体,将端基为活性基团的硅烷自组装修饰在MSN表面,并进一步功能化,通过多重弱键相互作用、动态共价键甚至和强共价键,将大环主体化合物、蛋白、DNA和量子点等结合到MSN表面,将药物封装在MSN孔道内,构成纳米阀和纳米门.可控组装的阀控和门控的MSN纳米载药系统,在p H、氧化还原、竞争结合、生物酶和近红外光等条件刺激下,多重弱键相互作用消除、动态共价键断裂以及纳米门控元件降解等,实现药物控制释放.可控组装的刺激响应MSN纳米载药系统在肿瘤等疾病靶向药物治疗方面具有应用前景.最后对刺激响应纳米载药系统的未来发展前景作进一步展望.     

功能化介孔硅纳米载体的设计及其应用

随着纳米技术的飞速发展,纳米材料因其优良的物理化学性能在生物医学领域表现出巨大的应用潜力,已被广泛应用于药物/基因传递、疾病诊断、以及组织工程修复等,尤其在纳米抗癌制剂的研究中占有独特的地位.其中,介孔硅纳米粒子(mesoporous silica nanoparticle,MSN)因其独特的优良性能,如合成方法简单易行、重复性好、纳米粒子尺寸及介孔孔径均一可调、比表面积高、孔体积大、表面易进行功能化修饰、具有良好的生物相容性、能够有效负载诊疗制剂,而被广泛应用于构建药物控制释放系统.这种以介孔硅纳米粒子为基底构建的多功能智能响应载体系统能够有效运载抗肿瘤药物,其能够在到达病变部位以前保持"零释放"性能,而在进一步靶向功能基介导下特异性达到肿瘤部位或细胞后,在特异性刺激信号作用下响应性释放药物.这种将抗癌药物特异性传递至靶位点的方式,能够极大程度地发挥药物治疗效果,有效降低抗癌药物毒副作用,提高药物利用率,从而为高效抗肿瘤治疗提供保障.本文综述了刺激响应型介孔硅纳米粒子在抗癌纳米医学中的系列应用,着重介绍用于智能药物释放和肿瘤靶向治疗的介孔硅纳米粒子的多种功能化构建策略.     

仿生生物自发光纳米材料用于肿瘤光动力治疗

光动力疗法(PDT)具有高效的肿瘤细胞杀伤能力,因此被用于多种肿瘤的治疗,但是光在组织中穿透性较差,限制了光动力疗法的进一步发展.为解决肿瘤光动力治疗中外部照射光组织穿透力弱的问题,本文仿生萤火虫生物发光特性,构建了可在组织内部进行生物自发光的纳米材料.选择ZIF-8对生物发光系统进行封装,并选择Mn O2对ZIF-8进行包裹以此来减少纳米粒子的毒性.该纳米粒子能够实现发光系统在肿瘤部位响应释放.同时,选择激发波长与生物发光波长重叠的光敏剂直接与发光系统相连,保证了高效的生物发光共振能量转移.本文研究证实了该纳米材料具有层次分明的核壳结构,以及良好的细胞生物相容性,可被肿瘤细胞大量摄取.进一步研究证明该纳米材料可在肿瘤细胞高谷胱甘肽的微环境中降解,释放催化酶及发光底物,并在腺嘌呤核苷三磷酸(ATP)的作用下进行生物自发光.同时,细胞实验证实了发光底物可通过生物发光共振能量转移效应激发光敏剂产生活性氧,进行光动力治疗,对耐药肿瘤细胞具有良好的细胞杀伤效果.本文构建的生物自发光纳米材料具有在生物深层组织进行生物自发光激活光敏剂光动力的潜力,有望解决肿瘤光动力治疗中外部照射光组织穿透力弱的缺...     

生物矿化法制备多孔壳聚糖-聚丙烯酸-磷酸钙复合纳米微粒

介绍了两种在壳聚糖-聚丙烯酸纳米微粒(CS-PAA NPs)表面进行生物矿化制备聚合 物-磷酸钙复合纳米微粒(CS-PAA-CaP NPs)的方法: 氨水滴加法和尿素热分解法. 氨水滴加法得到的复合纳米微粒形状不规则; 尿素的热分解使磷酸钙在CS-PAA粒子表面矿化, 获得形貌规则的复合纳米微粒. 通过动态光散射(DLS)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TGA)和X-射线衍射(XRD)对由尿素热分解法得到的复合纳米微粒进行了表征. 实验结果表明, 尿素热分解矿化方法可以避免CS-PAA粒子在碱性环境中沉淀, 得到具有多孔结构的复合纳米粒子, 粒径约为400~600 nm; 此复合粒子中无机成分约占23%, 其无机成分主要以磷酸氢钙(CaHPO₄)晶体的形式存在. 该复合粒子的多孔结构有望在药物传输以及其他生物医用材料领域有广泛的应用.     

一种新的蛋白释放载体——水溶性壳聚糖纳米粒子

以三聚磷酸钠作为交联剂, 采用离子交联法制备了不同构成的水溶性壳聚糖纳米粒子(WSC NP). 以牛血清蛋白(BSA)为模型药物, 所制得的空载及载药WSC NP粒径、Zeta电位分别在35~190 nm和35~42 mV之间. 红外光谱证实了纳米粒子中水溶性壳聚糖的氨基与TPP的磷酸基团发生了交联反应. 考察了WSC NP蛋白药物释放的一些影响因素. BSA浓度的增加(0.05~1 mg /mL)提高了WSC的载药量但同时降低了负载率; 聚乙二醇的添加加速了WSC载体中BSA的释放; WSC的脱乙酰度(72.6%~90%)及分子量(3.5~15.8 kDa)的增加在一定程度上提高了负载率而降低了释放率. 结果表明, 水溶性壳聚糖是一种极具应用潜力的蛋白药物释放载体.     

甘草次酸修饰的纳米粒子的制备与表征

以丁二酸酯为间隔臂制备了甘草次酸修饰壳聚糖的肝靶向药物载体材料(mGA-suc-CTS), 通过IR, NMR及元素分析对产物的结构及取代度进行了表征; 以BSA为药物模型, 离子交联法制备了载药粒子, 初步研究了其体外释放性能. 结果表明, 载体材料中甘草次酸的含量可通过反应温度及投料比进行调控, 最高取代度可达5.19%; 纳米粒子对BSA的负载量为26.3%, 包封率为81.5%; 体外释放表明, 生理条件下(pH 7.4)缓释可达11天.     

中空偶氮苯微球的合成及其光化学行为的研究

以表面含乙烯基团、粒径约250 nm的二氧化硅为模板, 甲基丙烯酸-6-(4-甲氧基-4′-氧-偶氮苯)己酯(Azo-M)为共聚单体, 二乙烯基苯(DVB)为交联剂, 通过蒸馏沉淀聚合方法制备了以二氧化硅为核、聚偶氮苯为壳的杂化粒子(PAzo@SiO₂). 通过氢氟酸溶液刻蚀法制备聚偶氮苯(PAzo)中空微球. 采用透射电子显微镜、傅里叶红外光谱表征了其结构, 采用热失重分析、UV-vis光谱表征其热稳定性和光异构化行为. 结果表明: 当DVB为Azo-M的20%、乙腈为200 mL、聚合时间为4.5 h, 得到了孔径约250 nm、壳层厚度约20 nm的中空微球. 这种聚偶氮苯中空微球具有优异的热稳定性和可逆的光响应性, 其光响应速率比偶氮苯均聚物(Homo- PAzo)仅降低了11.8%.     

单分散羧基化Fe_3O_4磁性纳米粒子的制备及表征

单分散羧基功能化Fe3O4磁性纳米粒子在生物医学诊断、治疗的基础和应用研究中具有重要的意义.本文在制备油酸稳定的磁性纳米粒子基础上,利用高碘酸钠将其表面油酸充分氧化制备了单分散羧基化Fe3O4磁性纳米粒子.采用傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、透射电子显微镜(TEM)、热失重分析(TGA)、X射线粉末衍射仪(XRD)、振动样品磁强计(VSM)等方法对Fe3O4磁性纳米粒子的形貌、大小、组成、磁强度以及分散性进行了表征.结果表明,该磁性纳米粒子在常温下有良好的超顺磁性,表面含有羧基,直径为12 nm,粒径均一,在水中分散良好.利用热重法和4-溴甲基-6,7-二甲氧基香豆素化学反应方法测定其羧基含量均在10-7 mol/mg数量级.     

刺激响应性金属-多酚胶囊的可控组装及其在药物递送中的应用

微胶囊是一类由天然或合成壁材构筑的具有中空结构的微型容器.通过金属-多酚网络(metal-phenolic networks,MPN)自组装制备的功能微胶囊,因其具有pH响应性、荧光成像、正电子发射断层扫描成像等特性,在化学和生物医学等交叉研究领域引起了广泛关注.本研究以沸石咪唑酯骨架材料(zeolite imidazolate framework-8, ZIF-8)为模板,制备了pH响应性的MPN胶囊,并研究了其细胞毒性和细胞相互作用.通过改变ZIF-8模板的尺寸,可以在200 nm～1μm范围内调控MPN胶囊的大小;由于ZIF-8纳米颗粒可以利用乙二胺四乙酸(EDTA)溶解,因此,在MPN制备过程中可以在温和的条件下去除模板;调控单宁酸和Fe³⁺浓度及反应时间来控制胶囊壁厚.该胶囊具有良好的pH响应性,并能有效封装和递送抗肿瘤药物阿霉素,在纳米药物领域具有潜在的应用价值.     

氧化锌纳米颗粒增强的窄带隙聚合物近红外光响应晶体管

近红外有机光响应晶体管因在热成像、夜视以及人体健康监测等方面的广泛应用而受到人们的密切关注.目前,近红外有机光响应晶体管的性能还不够高,离实际应用还有一定的距离.本研究选用窄带隙共轭聚合物半导体(DPP-DTT)作为光响应媒介,通过溶液加工方法,将聚合物制备成纳米网格,并将其应用于近红外光响应晶体管中.研究了基于DPP-DTT聚合物纳米网格的光响应晶体管的电学性质和近红外光响应性能,获得了336 A/W的光响应值R.在此基础上,在DPP-DTT纳米网格上引入电子受体材料——氧化锌(ZnO)纳米颗粒,增加了激子的分离效率,进一步提高了近红外光响应晶体管的器件性能,使得最高光响应值R提高到721 A/W,达到甚至超过了传统无机近红外光响应晶体管的性能水平.     

吩噻嗪在苯和环己烷中的光化学研究

继吩噻嗪及其衍生物在医学、生物学等方面受到广泛关注后,近年来在微电子材料方面又引起了人们的极大兴趣,这是由于它们在邻二溴化物存在下,具有高效的光致生酸能力,从而可改变高分子膜的溶解性,有关这一过程的光物理化学性质研究已有诸多报道。Barra等发现,当用激光多次照射含有0.35％吩噻嗪的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)膜,除去吸附的氧后,吩噻嗪的三重态寿命则可明显增加。Smith和McGimpsey等用瞬态吸收光谱方法研究了氮气氛下,吩噻嗪在环己烷中的光化学反应,发现它在308nm光照射下发生S_1态的     

多功能生物可降解聚合物纳米药物载体:设计合成及在肿瘤靶向治疗上的应用

生物可降解聚合物纳米载体具有良好的生物相容性、较长的体内循环时间、可靶向富集到肿瘤组织、在体内可降解等优越性能,是实现肿瘤靶向治疗最有前景的载体系统之一.多个基于生物可降解聚合物的纳米药物已投入市场或进入不同临床试验阶段.然而,纳米药物虽然有效降低了药物的毒副作用,却并没有显著提高肿瘤治疗效果.同时,纳米药物还存在体内稳定性差、药物易早释、肿瘤细胞内吞效率低、细胞内药物释放缓慢等问题.因此,提高纳米药物疗效的新策略成为国际研究的前沿和热点.本文综述了近年来本课题组及国内外学者在构建多功能生物可降解聚合物纳米载体和肿瘤靶向治疗上的研究进展.本文重点介绍了以下4个方面:(1)化学或物理交联稳定的生物可降解聚合物纳米载体,有效提高了纳米药物的体内稳定性,抑制药物早释,增强肿瘤靶向性能;(2)生物响应性生物可降解聚合物纳米载体,实现了抗癌药物在肿瘤组织和肿瘤细胞内的快速高效释放;(3)刺激敏感可逆交联的生物可降解纳米载体,巧妙解决了聚合物纳米载体在血液循环时需具有高稳定性、而在肿瘤细胞内需快速高效释放药物的矛盾;(4)靶向肿瘤的生物可降解聚合物纳米载体,促进了纳米药物在肿瘤组织处的滞留,增强纳米药物的内吞效率和肿瘤细胞内的富集.我们相信多功能聚合物纳米药物经过缜密设计、精确制备和系统研发,将会陆续进入临床应用并在肿瘤靶向治疗中发挥重要作用.     

初始晶硅多层薄膜光电响应及载流子输运特性

采用等离子体化学气相沉积技术, 通过交替改变H₂流量, 制备了多层结构的氢化初始晶硅薄膜, 利用拉曼(Raman)散射、傅里叶变换红外(FTIR)透射光谱和光电流谱等技术研究了薄膜的微观结构和光电响应特性. 微观结构分析揭示, 薄膜呈现为由纳米晶硅和非晶硅两相组成的初始晶硅结构, 薄膜光学带隙随晶化度提高逐渐降低. 光电流谱的结果显示, 纳米硅晶粒对薄膜内部光生载流子的空间分离可有效降低其非辐射复合几率, 导致薄膜光电响应峰值随晶化度的提高向短波方向移动, 然而纳米硅晶粒界面缺陷对载流子的空间限制使薄膜长波谱段的光电响应显著降低. 外加偏压下, 观察到350~1000 nm范围的光电响应, 表明外加偏压可促进光生载流子的有效收集. 分析表明, 纳米硅晶粒内部电子-空穴对的空间分离及界面载流子激发的共同作用, 导致薄膜光电响应及外量子效率大幅增加和峰位的红移. 实验结果为初始晶硅高效太阳电池的载流子输运控制提供了基础数据.     

水中噁唑烷酮类抗生素利奈唑酮的光化学行为

光化学降解是表层水体中抗生素类污染物的重要消减方式.研究了水中代表性唑烷酮类抗生素利奈唑酮的光降解动力学、影响因素与转化产物.模拟日光(λ>290nm)照射下,利奈唑酮的光解遵循准一级反应动力学,纯水中表观光解量子产率为0.834±0.054;与纯水中相比,淡水、海水中光解较慢,这归因于水中常见溶解性物质的影响.pH,Cl–和海水盐度对光解动力学无显著影响(P>0.05),但腐殖酸、NO3–和Fe(III)通过光掩蔽等效应显著抑制其光降解猝灭实验表明,模拟日光和UV-vis(λ>200nm)照射下,利奈唑酮发生了直接光解及1O2参与的自敏化光解,表现为光解速率常数与初始浓度呈负相关.两种光源照射下,主要光解产物和途径均有差别,UV-vis光照下主要发生了脱氟和光致水解,而在模拟日光照射下发生了吗啉环脱氢等反应.     

自组装制备Fe3O4@Au复合纳米粒子用于固定化葡萄糖氧化酶

用化学共沉淀法合成了6~12 nm的超顺磁性Fe₃O₄纳米晶体, 在室温下用3-氨丙基三乙氧基硅烷(APTES)对其表面氨基化, 然后加入Frens法合成的金溶胶, 自组装制备了磁性Fe₃O₄@Au复合纳米粒子. 用透射电子显微镜(TEM)、紫外可见吸收光谱(UV-Vis)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、震动样品磁场计(VSM)等方法对合成的金磁微粒的表面形貌、光学、结构、磁性质等进行表征. 结果表明, 合成的金磁微粒粒径分布均匀, 在15~20 nm, 磁响应性好. 金磁微粒有超顺磁性和易与生物分子结合的特点, 以葡萄糖氧化酶(GOx)为模型, 详细研究了固定化酶条件及固定化酶的酶学性质. 固定化酶的最优条件为: Fe₃O₄:HAuCl₄摩尔比为0.5:1, pH 5.5, 温度为28℃. 固定化后葡萄糖氧化酶耐热性提高, 保存时间延长, 且能在外部磁场下分离反复使用.     

基于Con A门控分子的甘露糖响应型介孔二氧化硅纳米控制释放体系

选择凝集素伴刀豆球蛋白A(Con A)作为门控分子,利用甘露糖和葡萄糖与Con A竞争性结合的特性,构建了一种新型的Con A封堵介孔二氧化硅(MSN)的甘露糖刺激响应型控制释放体系.在该体系中,氨基葡萄糖首先与氰酰基修饰的MSN交联合成表面葡萄糖功能化的MSN,然后通过葡萄糖与Con A的多价结合作用使Con A固定到MSN表面,封堵介孔,形成Con A封堵MSN的甘露糖刺激响应型控制释放体系(MSN-Glc-Con A).利用电子显微镜、热重分析、X射线衍射、红外光谱和比表面积分析等手段表征了该纳米控制释放体系的制备过程,并且以联钌吡啶染料分子作为模式客体分子,研究了模式客体分子在该体系中的包裹及甘露糖调控下的刺激响应释放行为.实验结果表明,该体系具有较高的包载量(89.90±7.73μmol/g SiO2)和良好的甘露糖刺激响应释放行为.在没有甘露糖存在时,Con A能有效封堵介孔,使包载的染料分子几乎无释放;在甘露糖存在的条件下,甘露糖与Con A发生竞争性结合,Con A从MSN表面脱离,介孔打开,染料分子释放.染料分子的释放率呈浓度依赖性和时间依赖性,在40 mmol/L甘露糖的条件下,340 min内染料分子释放率超过90%.该体系是一种理想的糖刺激响应控制释放载体,有望实现在药物运输领域的应用.     

金纳米粒子对成骨细胞MC3T3-E1增殖、分化和矿化功能的影响

研究了金纳米粒子(Au NPs)对成骨细胞系MC3T3-E1的增殖、分化及矿化功能的影响. 结果表明, 浓度为1.5×10⁻⁴, 3.0×10⁻⁵, 1.5×10⁻⁵ ?mol•L⁻¹的20和40 nm金纳米粒子均促进MC3T3-E1细胞的增殖、分化及其矿化功能, 呈现出了剂量和时间的依赖关系. 逆转录-聚合酶链反应(RT-PCR)结果表明, 20和40 nm的金纳米粒子促使runt相关转录因子2(Runx2)、骨形成蛋白2(BMP-2)、碱性磷酸酶(ALP)和骨钙素(OCN)基因的表达上调, 而且表达量高于加NaF的阳性对照组. 研究结果显示, 金纳米粒子能够促进MC3T3-E1细胞的成骨分化及其矿化功能. 而且, 不同粒径的金纳米粒子对MC3T3-E1细胞的增殖、成骨分化及其矿化功能的影响有所不同. Runx2, BMP-2, ALP和OCN 4种基因之间相互影响, 从而刺激了MC3T3-E1细胞的成骨分化.     

壳聚糖/明胶网络聚合物微球药物释放行为的研究

近年来,以刺激响应水凝胶为载体的智能药物释放体系尤为引人注意,因其药剂可响应病理环境信号自反馈而控制释放.采用天然高分子化合物如壳聚糖组成的脉冲药物释放体系颇为有利.因壳聚糖(1,4-α-乙酸胺基-α-脱氧-β-D葡聚糖)为自然界最丰富的多糖之一,可由虾壳和蟹壳中的甲壳素脱乙酰化制备,且无毒能为生物体吸收,在体内有降低脂质的作用.Nishimura等将阿霉素负载于壳聚糖微球,考察其抗肿瘤特性.Chandy等则用于壳     

CdS修饰TiO_2纳米管阵列制备及其光电催化产氢性能

为了实现利用可见光高效产氢,研究开发了具有可见光响应的CdS/TiO2纳米管阵列光催化剂.利用电化学阳极氧化法,在0.15mol/LNH4F和0.08mol/LH2C2O4的电解液中用钛片制备TiO2纳米管阵列,纳米管管径为80~100nm,管长约为550nm;在氨-硫脲体系中通过水浴化学池沉积将CdS纳米颗粒复合在TiO2纳米管上.以300W氙灯为光源,CdS/TiO2纳米管阵列(2×54mm×100mm)作为光阳极,外加1.0V槽电压,0.1mol/LNa2S和0.04mol/LNa2SO3为电子给体,光电产氢速率达到245.4μL/(h·cm2),表明CdS/TiO2纳米管阵列是一种有前景的光催化产氢材料.