多功能氧化石墨烯基硫化鉍納米復(fù)合材料的設(shè)計制備及其生物醫(yī)學(xué)功能研究.pdf

1、近年來癌癥診斷與治療引起了人們的關(guān)注,在新興的生物醫(yī)用納米材料領(lǐng)域中，具有智能響應(yīng)和先進功能的納米材料在疾病的診斷和治療方面具有很重要的應(yīng)用前景，生物醫(yī)用納米材料不僅可以在疾病的前期診斷以及后期疾病發(fā)展過程中提供直接的證據(jù)，而且還可以為藥物遞送、影像介導(dǎo)治療和手術(shù)切除等提供實時監(jiān)控。研發(fā)藥物靶向、活體示蹤、藥物治療和預(yù)后監(jiān)測等多個功能于一體的多功能納米材料體系刻不容緩。此外，為了提高抗癌藥物的治療功效，將化療與光熱治療結(jié)合起來并構(gòu)建一個

2、近紅外光控載藥系統(tǒng)引起了大家的廣泛關(guān)注?；诖耍覀冮_發(fā)了一種基于聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修飾的氧化石墨烯（GO）與硫化鉍（Bi2S3）（命名為 PVP-rGO/Bi2S3）的協(xié)同治療癌癥的新型系統(tǒng)。
　　論文旨在探索具有多種生物醫(yī)學(xué)功能的氧化石墨烯基硫化鉍納米復(fù)合材料的設(shè)計思路和制備方法，并研究其診療一體化應(yīng)用。首先，考慮到納米材料用于生物應(yīng)用的要求，研究了簡單快捷且宏量制備多功能氧化石墨烯基硫化鉍納米復(fù)合材料的方法。然后，進一

3、步探索了氧化石墨烯基硫化鉍納米復(fù)合材料生物學(xué)行為和在生物成像診斷、腫瘤治療等方面的應(yīng)用。本論文的主要研究工作及取得的結(jié)果如下：
　?。?）采用簡單的溶劑熱法制備了形貌尺寸均一可控、具有優(yōu)良光熱轉(zhuǎn)換效率的氧化石墨烯基硫化鉍納米復(fù)合材料。利用改進的Hummer's法制備尺寸可控的氧化石墨烯，以五水硝酸鉍為鉍源，硫代乙酰胺為硫源，無水乙醇和乙二醇為溶劑，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為修飾劑，根據(jù)最優(yōu)化配比條件氧化石墨烯：五水合硝酸鉍：硫代乙

4、酰胺：無水乙醇：乙二醇：PVP=5 mL:62.3μg:20.7μg:7 mL:25 mL，利用溶劑熱法，在溫度為100℃，水熱條件下反應(yīng)2 h制備了PVP修飾的氧化石墨烯硫化鉍復(fù)合納米材料（PVP-rGO/Bi2S3）。
　　（2）利用XRD、SEM、TEM、AFM、拉曼等分析技術(shù)對 PVP-rGO/Bi2S3納米材料的成分、結(jié)構(gòu)、微觀形貌、元素價態(tài)等進行了表征。表征結(jié)果表明，GO納米片具有約100 nm的平均直徑和約1.2 n

5、m的厚度，制備的PVP-rGO/Bi2S3復(fù)合材料中，硫化鉍納米粒子均勻分散于單層氧化石墨烯片層表面，平均直徑約為20 nm；PVP-rGO/Bi2S3中硫化鉍的物相組成為斜方晶系的硫化鉍晶體；GO和PVP-rGO/Bi2S3納米復(fù)合材料的ID/IG分別為0.90和0.81。
　　（3）探索了多光譜光聲斷層掃描成像（PAT）和計算機斷層掃描(CT)雙模式成像介導(dǎo)的癌癥光熱治療的診療一體化精確納米藥物。研究了PVP修飾的氧化石墨烯基

6、硫化鉍納米復(fù)合材料作為PAT和CT造影劑的性能。PAT分析結(jié)果表明，通過瘤內(nèi)注入PVP-rGO/Bi2S3納米復(fù)合材料（1 mg/mL）后觀察到顯著增強的PAT信號，而在注射材料前沒有觀察到明顯的信號，這意味著其可以用作PAT造影劑；CT成像分析結(jié)果表明，隨著PVP-rGO/Bi2S3納米復(fù)合材料的濃度增加HU值線性增加，并且其斜率大約為30.77，這比優(yōu)維顯300（12.64）的高得多；PVP-rGO/Bi2S3納米復(fù)合材料腹腔注射入

7、荷瘤鼠后，在0~30 min內(nèi)清楚地看出CT信號有顯著增強。
　　（4）利用PVP-rGO/Bi2S3作為藥物載體，負載抗腫瘤藥物阿霉素（DOX），得到負載產(chǎn)物 PVP-rGO/Bi2S3@DOX。由熱效應(yīng)測試結(jié)果計算得到PVP-rGO/Bi2S3的光熱轉(zhuǎn)換效率為47.83％。PVP-rGO/Bi2S3作為藥物載體有效負載DOX,其負載率為500%。在藥物的釋放過程中，整個體系表現(xiàn)出pH和808 nm近紅外光刺激雙響應(yīng)模式，24