磁性纳米夹心结构用于磁共振成像制导癌症光热治疗的研究

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目前,临床癌症治疗方法主要包括药物治疗及放射性治疗,但这两种治疗方法都具有极大的副作用。开发基于生物材料的新型治疗逐渐成为癌症治疗的主导方向之一。近年来,集诊断治疗为一体的新型纳米药物研究在癌症治疗方面引起人们的广泛关注。这种新型纳米药物系统兼具诊断、成像及药物载体的多种功能,有望实现通过生物医学仪器成像实现癌症治疗过程的可视化,并通过外在刺激系统响应定点控制药物释放,最终达到治疗效果的提升及药物毒副作用的降低。在本文中,我们首次合成了一种仅由超顺磁四氧化三铁纳米颗粒为核及金为壳组成的纳米夹心结构。首先我们通过高温分解法合成8纳米油胺包裹的超顺磁四氧化三铁纳米颗粒,接着通过掺杂在其表面形成正电荷性具有蠕虫孔状硅层结构,形成硅层包覆的磁性纳米颗粒。之后基于电荷性质,2nm金纳米颗粒在还原形成的同时原位嵌合在硅层表面,经过还原二次生长最终在硅层表面形成具有孔隙的金纳米壳。碱性碳酸钠溶液通过金壳上的空隙刻蚀中间硅层,最终形成金属材料组成的纳米夹心结构。该纳米结构具有良好的形貌结构,并且细胞实验及动物实验均证明在808纳米近红外光激发下具有光热效应,能杀死肿瘤细胞并抑制肿瘤生长。超顺磁四氧化三铁纳米核仍具有核磁共振T2信号,可用于肿瘤组织的核磁共振T2成像。这种纳米夹心结构中的空间还具有潜在的载药功能,有望在以后的研究中实现核磁共振成像,药物治疗及光热疗法三维一体,推动新型癌症治疗研究的进一步发展。
摘要第3-4页
ABSTRACT第4页
1 绪论第9-25页
    1.1 生物医学纳米材料第9-10页
    1.2 传统单模式成像技术第10页
    1.3 新型多模式成像技术第10-16页
        1.3.1 光声成像技术第11-13页
        1.3.2 核磁共振/光学双模式成像技术第13-14页
        1.3.3 超声/核磁共振双模式成像技术第14-15页
        1.3.4 三模式成像技术第15-16页
    1.4 成像导向的癌症治疗第16-22页
        1.4.1 成像导向的癌症磁热治疗第16-18页
        1.4.2 成像导向的癌症光热治疗第18-19页
        1.4.3 成像导向的癌症光动力治疗第19-21页
        1.4.4 成像导向的外科手术第21-22页
    1.5 本文研究的必要性第22-25页
        1.5.1 本文研究的目的第22-23页
        1.5.2 本文研究的主要内容第23页
        1.5.3 本文研究的科学意义第23-25页
2 超顺磁四氧化三铁纳米颗粒的制备第25-31页
    2.1 引言第25-27页
    2.2 实验准备第27页
        2.2.1 仪器第27页
        2.2.2 试剂第27页
    2.3 实验步骤第27页
        2.3.1 前体溶液配制第27页
        2.3.2 高温分解反应第27页
    2.4 实验结果及讨论第27-29页
        2.4.1 超顺磁四氧化三铁纳米颗粒的电镜表征第27-28页
        2.4.2 超顺磁四氧化三铁纳米颗粒的尺寸大小分布统计第28页
        2.4.3 超顺磁四氧化三铁纳米颗粒的磁性表征第28-29页
    2.5 本章小结第29-31页
3 蠕虫孔状硅层包覆的磁性纳米颗粒的制备第31-39页
    3.1 引言第31-32页
    3.2 实验准备第32-33页
        3.2.1 仪器第32页
        3.2.2 试剂及用品第32页
        3.2.3 配制的试剂第32-33页
    3.3 实验步骤第33-34页
        3.3.1 超顺磁四氧化三铁纳米颗粒表面亲水化第33页
        3.3.2 蠕虫孔状硅层包覆的磁性纳米颗粒的制备第33页
        3.3.3 介孔二氧化硅层包覆的磁性纳米颗粒的制备第33页
        3.3.4 制备后处理第33-34页
    3.4 实验结果及讨论第34-37页
        3.4.1 蠕虫孔状硅层包覆的磁性纳米颗粒的电镜表征第34-35页
        3.4.2 介孔二氧化硅层包覆的磁性纳米颗粒的电镜表征第35页
        3.4.3 蠕虫孔状硅层包覆的磁性纳米颗粒的尺寸分布第35-36页
        3.4.4 蠕虫孔状硅层包覆的磁性纳米颗粒的表面电位表征第36-37页
    3.5 本章小结第37-39页
4 金壳包覆磁性纳米颗粒的制备第39-51页
    4.1 引言第39-41页
    4.2 实验准备第41页
        4.2.1 仪器第41页
        4.2.2 购买的试剂及用品第41页
        4.2.3 配制的试剂第41页
    4.3 实验步骤第41-42页
        4.3.1 纳米颗粒表面金种生长第41-42页
        4.3.2 纳米颗粒表面金壳生长第42页
    4.4 实验结果及讨论第42-49页
        4.4.1 金种-磁性纳米颗粒的电镜表征第42-43页
        4.4.2 金种-磁性纳米颗粒的尺寸分布统计和表面电位分析第43-44页
        4.4.3 金种-磁性纳米颗粒的紫外光谱检测第44-45页
        4.4.4 金壳-磁性纳米颗粒的电镜表征第45-47页
        4.4.5 金壳-磁性纳米颗粒的尺寸分布统计和表面电位分析第47-48页
        4.4.6 金壳-磁性纳米颗粒的紫外光谱检测第48-49页
    4.5 本章小结第49-51页
5 纳米夹心结构的制备第51-61页
    5.1 引言第51-52页
    5.2 实验准备第52-53页
        5.2.1 仪器第52页
        5.2.2 购买的试剂及用品第52页
        5.2.3 配制的试剂第52-53页
    5.3 实验步骤第53页
    5.4 实验结果及讨论第53-58页
        5.4.1 纳米夹心结构的电镜表征第53-54页
        5.4.2 纳米夹心结构的尺寸分布和表面电位统计分析第54-55页
        5.4.3 纳米夹心结构的元素分布检测第55-56页
        5.4.4 纳米夹心结构的紫外光谱检测第56-57页
        5.4.5 纳米夹心结构的光热效应的检测第57-58页
    5.5 本章小结第58-61页
6 纳米夹心结构的生物学评价第61-73页
    6.1 引言第61-62页
    6.2 实验准备第62页
        6.2.1 仪器第62页
        6.2.2 购买的试剂及用品第62页
        6.2.3 配制的试剂第62页
    6.3 实验步骤第62-65页
        6.3.1 体外细胞活性检测第62-63页
        6.3.2 体外死活染色分析第63页
        6.3.3 体内近红外光热成像检测第63-64页
        6.3.4 体内癌症光热消融治疗的检测第64页
        6.3.5 体内外核磁共振 T2成像功能检测第64-65页
    6.4 实验结果及讨论第65-71页
        6.4.1 体外细胞活性检测第65-66页
        6.4.2 体外死活染色分析第66-67页
        6.4.3 体内近红外光热成像检测第67-68页
        6.4.4 体内癌症光热消融治疗的检测第68-69页
        6.4.5 体内外核磁共振 T2成像功能检测第69-71页
    6.5 本章小结第71-73页
7 结论及后续工作建议第73-75页
致谢第75-77页
参考文献第77-85页
附录第85页
    A 攻读学位期间发表的文章目录第85页
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