几种无机纳米材料的合成及其在生物医学范畴的应用.pdf

摘要 摘 要 在对纳米生物材料以及生物医学领域进行深入的文献调研的基础上，以各种 生物相容性和生物可降解性的纳米材料为研究对象，设计合成了几种复合型多功 能的纳米体系，并对其相应的基因治疗、药物治疗、光热治疗、荧光成像和磁共 振成像效果进行体外、细胞和动物等水平研究。取得了主要研究结果如下： 1. 设计并合成了一种全新的多阶段治疗体系。基于生物相容性和生物可降 解性的介晶多孔碳酸钙，以超顺磁性的碳酸钙- 四氧化三铁作为第一阶段载体， 以治疗性的金-基因复合物纳米颗粒作为第二阶段载体，并选用荧光抗癌药物阿 霉素复合进入碳酸钙- 四氧化三铁颗粒，同时进行药物治疗和基因治疗。对这种 新型的多阶段治疗体系进行各种理化表征，并在细胞和动物水平上研究体系与生 物体系的相互作用、对治疗性分子的释放动力学和治疗治效果。 2. 以 100 纳米的非晶介孔碳酸钙颗粒作为模板，设计合成各种核壳结构的 纳米颗粒。选用小于 5 纳米的四氧化三铁-二氧化硅纳米颗粒、金纳米颗粒和硫 化镉纳米颗粒作为内核，得到了分别以四氧化三铁、金和空心内核结构，介孔二 氧化硅为外壳结构的纳米颗粒。对以上三种纳米颗粒分别进行结构和理化性质表 征，探讨了一种全新的合成机理和合成方法。并对这些功能性的纳米颗粒分别进 行磁共振造影、光热转化等方面的研究，以探索其在生物医学方面的应用潜力。 3. 以非晶介孔碳酸钙为模板，通过在合成前预载药物，得到阿霉素-介孔二 氧化硅的核壳结构的纳米颗粒。为充分利用空心材料内部的空间，并增强载体对 药物的保护作用，通过独特的合成方法，在合成得到空心介孔二氧化硅纳米颗粒 之前，以预载药物的方法，直接合成得到了介孔二氧化硅纳米治疗体系。对这种 纳米治疗体系进行结构和理化性质的表征，研究了一种全新的预载药物的合成方 法。并在细胞水平上研究这种治疗体系与生物体系之间的相互作用、药物释放动 力学和治疗效果等，并探讨了这种独特的合成方法的优越性。 关键字：肿瘤治疗，生物医学，生物材料，二氧化硅，介孔二氧化硅，磁性，纳 米颗粒 I Abstract Abstract In this dissertation, versatile methods have been used to design multifunctional biocompatible and biodegradable nanomaterials. The multifunctional systems have been used for gene therapy, drug delivery, photothermal therapy, flurescent imaging, and magnetic resonance imaging (MRI). The therapeutic and diagnostic effects have been investigated in cells and animals. The main results can be summarized as following: 1. Superparamagnetic CaCO3 mesocrystals have been synthesized to deliver Au–DNA nanoparticles and DOX as a multidelivery system (MDS) for cancer therapy. The porous CaCO3 particles are able to encapsulate functional nanoparticles and molecules for multiple applications. The superparamagnetic CaCO , which acts as a