稀土上转换纳米材料用于疏水性药物姜黄素的担载和递送的研究

【摘要】：近年来,稀土上转换发光材料(UCNPs)具有荧光寿命长、背景荧光干扰小和活体组织穿透度深等独特优势,是一种新型的“纳米诊疗剂”,因此该类稀土上转换发光材料的控制合成、表面修饰以及在生物成像、药物传递领域中的应用引起了人们越来越多的关注。尤其是以UCNPs作为能量转换器,利用近红外光激发可实现肿瘤的光动力治疗(PDT)。在这个过程中,光敏剂(PS)分子暴露在适当的波长光下可以将吸收的光子能量转移给周围的氧分子,随后产生具有细胞毒性的单线态氧(~1O_2)或活性氧(ROS),并导致细胞凋亡和软组织挫伤。目前在UCNPs的可控合成及PDT应用领域存在以下问题:对UCNPs的合成,目前一般以稀土氯化物和三氟乙酸盐作为前驱体合成晶相、形貌尺寸可控的UNCPs,但这两种前驱体存在一定问题,比如氯化物价格昂贵,而三氟乙酸盐在合成过程中会产生有毒气体等问题。因此,有必要开发一种更简单、成本低的方法,合成单分散、形貌均匀和尺寸可控的UCNPs。二是目前所使用的光敏分子大多数以是紫外/可见光作为激发光源,但是紫外/可见光对正常组织光损伤大、穿透深度浅,因此在生物应用领域存在一定限制;另外绝大多数光敏分子是疏水性的,在生理环境中溶解性较差,因此容易发生严重团聚,这就降低了其光敏化效率。因此,针对以上问题,本论文的研究内容如下:(1)高质量UCNPs纳米晶的可控合成:采用一种低成本的稀土氢氧化物作为前驱体合成单分散、形貌均匀和尺寸可控的β-NaYF_4:Yb~(3+)/Ln~(3+)核和NaYF_4:Yb~(3+)/Ln~(3+)@NaGdF_4(Ln=Er,Tm,Ho)核壳纳米粒子,探索了不同反应条件如Na~+/Ln~(3+)F~-的摩尔比、钠源(油酸钠、氟化钠)以及油酸(OA)与十八烯(ODE)的体积比等实验条件对NaYF_4上转换纳米粒子晶型、尺寸及形貌的影响。此外,通过构建核壳结构,上转换荧光得到了明显的增强。(2)蛋黄结构的UCNPs@SiO_2复合材料作为载体用于疏水药物姜黄素的担载和PDT治疗:我们设计合成了具有空腔结构的UCNPs@SiO_2,通过精心调控实验条件,如UCNPs的尺寸和浓度、水“刻蚀”温度及时间等,实现了对其孔尺寸、介孔壳厚度和整个纳米粒子尺寸的精细调控。以此作为载体,用于担载可被蓝光激发的疏水性药物分子姜黄素,系统研究了材料在PDT中的应用及抗肿瘤机理。