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《浙江大学》 2019年
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基于卟啉金属-有机框架材料的设计合成及其体外内源性光动力性能探索

方理权  
【摘要】:癌症是近年来威胁人类发展的重要公共卫生安全问题。目前,已发现和报道了 100多种癌症肿瘤。全球的癌症发病率呈总体上升趋势,每年诊断出近1300万新癌症病例,预计死亡人数到2030年将增加至1310万人。因此,急需寻找高效、可靠和成本可负担的癌症治疗方案。光动力疗法(Photodynamic therapy,简称PDT)近年来已经成为一种重要的癌症治疗方法。PDT通过光、光敏剂、氧气三者的作用,产生具有细胞毒性的单态氧并杀灭细胞,具有创伤小、选择性佳、可重复治疗等优势。但目前PDT仍存在许多缺陷,如光的穿透深度不足、光敏剂易团聚、治疗效率低下等。更重要的是,受限于光照深度,光动力治疗目前仅局限于浅层、表皮肿瘤治疗,无法应对深层次肿瘤和转移肿瘤。金属有机框架材料(M etal-organic frame works,简称MOFs)作为一种多孔材料,具有可设计性强、稳定性好、孔隙率大等特点,被广泛应用于生物、气体存储、光学等领域。近年来,在生物医疗领域,作为一种有前途的纳米载体,MOFs可应用于药物缓释、蛋白质传输及光学疗法,引起了广泛的研究关注。本文首次将内源性光源引入具有光动力性能的MOFs中,利用癌细胞组织H2O2浓度高于正常组织的特点杀灭癌细胞,有效克服了PDT光照深度不足的缺陷。本文合成了一种基于金属卟啉光敏剂的MOFs(PCN-222(Pd))。由于PCN-222(Pd)卟啉配体中螯合了金属钯,其光敏性能得以改善,产生单态氧的能力与目前已应用的光敏剂亚甲基蓝相当。体外癌细胞PC12毒性测试表明,该材料对细胞具有光毒性。以上结果表明,PCN-222(Pd)可作为一种潜在的新型PDT药物。本文利用卟啉与金属锆合成了金属有机框架材料PCN-224。D荧光素(D-fluorescein,简称D-Lu)经物理浸泡可装载入PCN-224的孔道,装载量为7.32 wt%。光谱试验表明,D荧光素的发光可覆盖PCN-224的吸收波段,且在生物发光试验中,(D-Lu)PCN-224体系的发光相比D荧光素显著减弱,揭示了其内部存在能量传递过程。共聚焦成像试验和细胞毒性试验表明,(D-Lu)PCN-224能够产生单态氧,并对细胞产生生物毒性。此体系无需外界光源,为深层组织的PDT提供了可能。本文利用卟啉MOFs为载体,装载化学发光分子鲁米诺,设计合成了一种具有内源性光源的PDT材料Lu@CoTCPP(Pd)。在光谱试验中,鲁米诺的发射光谱可以覆盖TCPP配体的Q带吸收光谱。在化学发光试验中,Lu@CoTCPP(Pd)的发光微弱,显示鲁米诺的化学发光可被CoTCPP(Pd)吸收。共聚焦成像试验和细胞毒性试验表明,无光照时,Lu@CoTCPP(Pd)可以产生单态氧,并对细胞产生毒性。在H2O2存在的情况下,CoTCPP(Pd)中的钴金属簇可催化鲁米诺发光,故该体系对含有内源性H2O2的癌细胞如卵巢肿瘤、乳腺癌等具有特异性。Lu@CoTCPP(Pd)可作为内源性PDT体系,为深层组织PDT治疗提供潜在方案。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:O641.4

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