熒光碳納米點(diǎn)和磁性納米石墨烯復(fù)合材料在生物成像與藥物輸送中的應(yīng)用.pdf

1、由于碳元素是生命的基本組成元素，具有無毒，環(huán)保，穩(wěn)定性好等眾多優(yōu)點(diǎn)，所以主要由碳元素構(gòu)成的碳基納米材料在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中具有天然的優(yōu)勢。碳納米點(diǎn)與石墨烯是近些年來新發(fā)現(xiàn)的兩種碳基納米材料。由于具有獨(dú)特的材料學(xué)特性，它們在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中得到廣泛的關(guān)注。
　　 在這篇論文中，我們研究了熒光碳點(diǎn)與磁性納米石墨烯在生物成像以及藥物輸送中的應(yīng)用。
　　 以混酸氧化破碎單壁碳管是一種常見的標(biāo)準(zhǔn)操作，其過程會(huì)產(chǎn)生一種能發(fā)出熒光的棕黃色液

2、體。以往認(rèn)為這種液體的主要成分是超短碳管?？墒墙?jīng)我們研究發(fā)現(xiàn)，這種液體實(shí)際上是由一種直徑在3到5納米的碳點(diǎn)構(gòu)成的。我們嘗試用同樣的條件處理了多壁碳管以及石墨，結(jié)果也獲得了同樣的碳點(diǎn)。這種熒光碳點(diǎn)的表面具有豐富的含氧基團(tuán)，所以具有極佳的水溶性。與其他碳點(diǎn)類似，這種碳點(diǎn)也具有激發(fā)光波長依賴性的熒光。我們?yōu)榱吮乓徊嚼盟倪@種性質(zhì)，嘗試把這種碳點(diǎn)溶液注射入裸鼠的皮下，而后使用小動(dòng)物成像系統(tǒng)進(jìn)行成像。結(jié)果發(fā)現(xiàn)這種碳點(diǎn)可以在皮下被各種波長的激發(fā)光

3、激發(fā)出熒光，而其中以近紅外光激發(fā)熒光成像的信噪比最高，成像效果最佳。為配合這種熒光碳點(diǎn)在生物醫(yī)學(xué)研究中的進(jìn)一步應(yīng)用，我們又系統(tǒng)的研究了這種碳點(diǎn)的體內(nèi)體外毒性，血液循環(huán)時(shí)間以及生物分布與排泄。結(jié)果顯示這種碳點(diǎn)幾乎沒有毒副作用，而且由于具有極小的尺寸，除經(jīng)傳統(tǒng)的糞便途徑排泄，還可以經(jīng)尿液排出，具有極佳的生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用前景。
　　 在另外一項(xiàng)平行的工作中，我們還選用經(jīng)化學(xué)共沉淀法制備的磁性納米石墨烯復(fù)合物進(jìn)行了藥物輸送與生物成像研究。之

4、前已有研究者進(jìn)行過相關(guān)的研究，但是他們僅僅局限于體外實(shí)驗(yàn)，未曾進(jìn)行過體內(nèi)實(shí)驗(yàn)。為了將這種材料用于體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，我們首先要通過對其進(jìn)行表面修飾以提高它的生物穩(wěn)定性。聚乙二醇常被用來修飾納米石墨烯，以提高納米石墨烯的生物穩(wěn)定性。我們也決定用這個(gè)方法來修飾磁性納米石墨烯。修飾后得到的聚乙二醇磁性納米石墨烯表現(xiàn)出優(yōu)異的生物穩(wěn)定性。我們進(jìn)一步嘗試給聚乙二醇磁性石墨烯裝載上抗癌藥物阿霉素，而后在外磁場引導(dǎo)下將這一復(fù)合物富集到細(xì)胞培養(yǎng)皿的特定的部位并特異

5、性殺傷了這一部位的細(xì)胞，成功實(shí)現(xiàn)了體外的磁靶向性藥物輸送與治療?？紤]到納米石墨烯優(yōu)異的光熱吸收能力，我們又嘗試使用聚乙二醇磁性納米石墨烯進(jìn)行了磁靶向性光熱治療，并也獲得了成功。最后，我們直接將聚乙二醇磁性納米石墨烯注射入小鼠體內(nèi)進(jìn)行核磁T2成像，結(jié)果使T2成像明顯增強(qiáng)。雖然，我們還未全面系統(tǒng)地研究這一材料的藥代動(dòng)力學(xué)，生物毒性等方面的性質(zhì)，但畢竟開啟了以納米石墨烯為基質(zhì)的磁性納米材料的活體成像之門。
　　 總之，我們的工作揭示了