有机纳米材料在肿瘤光热治疗中的应用研究论文.docx

有机纳米材料在肿瘤光热治疗中的应用研究论文

有机纳米材料在肿瘤光热治疗中的应用研究论文在癌症治疗中，传统的手术疗法、放射疗法和化学疗法会伤害到体内正常的组织以及带来一些其他的副作用。近年来，新的治疗手段如利用近红外光热转换的光热治疗(PTT)己经开始被研究应用于癌症治疗。光热治疗的基本原理是在激光照射条件下，利用光热转换产生的高热量来破坏、消除癌细胞，其中，在癌细胞位点上较强的近红外光学吸收以及高的光热转换效率是光热治疗能否成功实施的关键。相对于传统的肿瘤治疗方法，光热治疗表现出很多优势，例如，精确性、可控性、高效性以及对正常组织的低副作用等。目前广泛研究的光热材料主要包括无机材料以及有机材料。无机材料主要集中在以金、银、把为基础的新型金属纳米颗粒以及以铜为基础的半导体纳米材料。以碳为基础的石墨烯、碳管也是无机光热材料的一大类。但是这些无机材料在作为光热治疗材料时也存在着不可忽略的问题，如金属纳米离子的生物代谢差、长期毒性以及碳纳米材料诱发的毒性反应。鉴于这些原因，有机光热试剂因其良好的生物相容性、光学稳定性、较高的光热转化效率脱颖而出成为新型光热试剂。1有机小分子聚集体近年来，对把一些含有发色团并且在近红外区域有较强的光吸收的有机小分子应用于肿瘤的光热治疗的研究引起了广泛的关注。单纯的有机小分子应用于光热治疗存在着一些不可避免的问题，如热作用下其光学性质不稳定、易发生光漂白以及通过静脉给药之后药物很快会被排出体外等。但是，研究人员发现当这些小分子与其他高分子以聚集体形式存在形成纳米胶束或者囊泡时，可以有效地提高有机小分子的稳定性。吲哚菁绿是美国食品和药物管理局批准的可以用于临床近红外成像的有机小分子，同时它也是一种理想的光热试剂。但是，它在一定浓度下会发生团聚从而使其水溶性较差，另外它会非特异性吸附在蛋白上，这些缺点限制了它在光热治疗中的应用。因此研究人员设计了一种采用非共价键形成的磷脂聚乙二醇-吲哚菁绿的纳米胶束，这种纳米胶束相比于单纯的吲哚菁绿更容易滞留在肿瘤内，提高肿瘤部位光热材料的富集量，从而使光热治疗的效果更加显著。本课题组成功合成了一种新型的基于聚乙二醇修饰的吲哚七甲川菁(IR825)染料的纳米胶束，其在生理环境中具有很好的相容性，在近红外区有较强的光学吸收并且其光学稳定性相对于吲哚菁绿有明显的提高，细胞水平实验表明其没有明显的毒性。通过尾静脉注射后在肿瘤部位有明显的富集，在较低的激光功率下可以将肿瘤完全消除，并且没有出现肿瘤复发情况圈。最近，本课题组研究发现，IR825溶于有机相进行透析后在水相中的紫外吸收峰会从825nm红移到915nm处，形成一个较高且狭窄的吸收峰，这种现象被称为J–聚集。我们充分利用这个性质成功合成了IR825与Fe304、纳米复合物，这种纳米复合物具有良好的生物相容性，实验结果表明915nm激光相对于808nm以及980nm激光是更加合适的光热治疗激光。该纳米复合物可通过小鼠尾静脉注射后在一个相对较低的功率下将皮下肿瘤全部清除，并且对小鼠的正常组织没有伤害。另一类很有特点的有机光热材料是Zheng等开发的一种由叶琳磷脂双分子层自组装形成的纳米颗粒(Porphysome)。这种纳米颗粒具有广泛可调性吸光系数、结构依赖性的荧光自碎灭特性和独特的光热及光声特性。研究人员利用该纳米颗粒实现了对淋巴系统的感光成像，并生成了低背景的荧光图像。此外，研究人员通过静脉给药的方式在小鼠中证实了该纳米颗粒具有极好的酶生物降解性，且只有极其轻微的急性毒性。在进一步的全身给药实验中，该纳米颗粒能在异种移植肿瘤模型小鼠中积聚，通过激光照射诱导小鼠发生了光热性肿瘤清除。同时，他们的研究证明这一纳米颗粒具有前所未有的安全特性，显示了广泛临床应用的潜力。基于有机小分子聚集体的有机光热材料在光热治疗中的应用十分广泛，其合成方法简单，并且具有很好的生物相容性。虽然采用高分子包裹或者自组装形成的纳米聚集体具有很好的稳定性，但是在较高强度激光照射下或者在生物体内的稳定性还需要更进一步的研究与探讨。2有机共扼高分子有机共扼高分子在生物医学领域己经有了比较广泛的研究。最近的研究表明，在近红外有较强吸收的有机共扼高分子在光热治疗的应用中具有良好的稳定性和生物相容性。共扼高分子通常采用单体氧化聚合的方式获得，这种合成方法获得的共扼高分子一般呈现出疏水性，并且会在水溶液中形成聚集的纳米颗粒从而影响到其在生物水平的应用。因此，这些共扼高分子要经过表面化学修饰使其在生理环境中具有良好的稳定性。聚吡咯作为一种有机导电聚合物，由于其高导电率以及优良的稳定性，常被用于有机导电薄膜的制备。同时，聚吡咯在近红外表现出较强的光学吸收并且具有良好的生物相容性，可实现在生物传感器、药物输送以及神经再生中的应用。本课题组利用其优异的近红外光学吸收，首次将微