靶向上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米探針用于生物傳感、成像及治療.pdf

1、納米腫瘤醫(yī)學結(jié)合了納米技術(shù)與腫瘤醫(yī)學，是納米醫(yī)學中的新興領域，也是當前各國前沿科技優(yōu)先發(fā)展的核心領域?；诩{米材料的熒光探針及藥物載體已經(jīng)被廣泛用于生物化學領域，特別是腫瘤的成像診斷及治療。這其中，上轉(zhuǎn)換發(fā)光納米材料由于具備很多特殊的優(yōu)點，如優(yōu)異的光穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性、窄帶隙發(fā)射、較強的組織穿透能力、對生物組織無損傷、無背景熒光的干擾等，能夠?qū)﹄[藏在深層組織內(nèi)部的炎癥或腫瘤進行診斷治療，在生物醫(yī)學等方面有著廣泛的應用前景?；谙⊥辽限D(zhuǎn)換

2、納米粒子的診斷探針以及藥物載體也已經(jīng)被大量報道。為了專一性的識別、殺死腫瘤細胞，降低藥物對機體正常組織和器官的毒副作用，診斷治療探針的靶向能力顯得尤為重要。本論文旨在發(fā)展上轉(zhuǎn)換納米材料靶向功能化的設計策略，實現(xiàn)靶向上轉(zhuǎn)換納米材料在細胞和活體生物成像中的應用，具體內(nèi)容如下:
　　(1)具有良好生物相容性、高度靶向特異性的生物納米材料是當今納米生物學以及納米醫(yī)學中應用的熱點，但設計與制備多功能集成的納米材料仍是一個不小的挑戰(zhàn)。本章采用

3、透明質(zhì)酸(HA)為功能化配體及靶向分子，一步法合成了形貌規(guī)則、尺寸均一、生物相容性好以及靶向特異性高的雙模態(tài)上轉(zhuǎn)換納米探針(HA-UCNPs)。HA-UCNPs能夠發(fā)射強烈的近紅外上轉(zhuǎn)換熒光，同時由于Gd3+的摻雜，也具有核磁成像的應用潛力。所制備的HA-UCNPs毒性低，生物相容性好，已成功用于腫瘤細胞以及活體腫瘤模型的雙模態(tài)成像，并顯示出良好的靶向能力。因此，基于生物礦化策略合成的多功能UCNPs在醫(yī)學診斷和治療方面具有良好的應用前

4、景。
　　(2)為了避免診斷和治療試劑在病灶部位時間和空間上的差異性，本章構(gòu)建了一種腫瘤標記物傳感、腫瘤成像及治療一體化的上轉(zhuǎn)換納米探針。該探針通過酯化反應將10-羥基喜樹堿(CPT)偶聯(lián)在HA-UCNPs的表面，所制備的CPT-HA-UCNPs納米探針以HA-UCNPs為腫瘤靶向成像單元，以具有顯著細胞殺傷作用的CPT為治療單元，以HA為靶向分子，成功實現(xiàn)了腫瘤細胞的靶向成像與治療。另一方面，基于CPT與腫瘤標記物拓撲異構(gòu)酶Ⅰ(

5、TOPOⅠ)的相互作用，以CPT-HA-UCNPs納米探針作為能量供體，氧化石墨烯(grapheneoxide，GO)作為能量受體，進一步構(gòu)建CPT-HA-UCNPs/GO納米傳感體系，用于TOPOⅠ的定量檢測。通過監(jiān)測TOPOⅠ的含量變化，有望對CPT-HA-UCNPs納米探針的治療效果進行反饋性評價。
　　(3)診療一體化探針的靶向能力是確保診療效率的關鍵。本章設計并構(gòu)建了一種雙靶向UCNPs納米探針用于雙色熒光導向的光動力學

6、治療。該探針通過酯化反應將3-氨基苯硼酸(APBA)功能化的NaYF4:Yb3+，Gd3+，Tm3+ UCNPs(APBA-UCNPs)與透明質(zhì)酸(HA)功能化的富勒烯(HAC60)偶聯(lián)在一起，構(gòu)建UCNPs-C60納米探針。APBA與HA兩種靶向分子能夠發(fā)揮協(xié)同靶向作用，提高納米探針的靶向能力，增加腫瘤細胞對納米探針的攝取效率。在980 nm激光激發(fā)下，APBA-UCNPs通過熒光共振能量轉(zhuǎn)移過程激發(fā)HAC60產(chǎn)生單線態(tài)氧，進行光動力