磁性碳纳米管的制备及其在肿瘤细胞光热疗与磁共振成像中的应用

肿瘤是目前最主要的致死原因之一，实现对肿瘤的精准和非侵入性高效诊疗具有重要意义。以具有极高长径比、易于穿透细胞膜并具有优异生物相容性的碳纳米管(CNTs)作为载体，以乙酰丙酮铁为铁源，通过溶剂热法在其表面原位生长具有超顺磁特性的四氧化三铁纳米粒子(Fe₃O₄ NPs)，制备了具有优异水分散稳定性的磁性碳纳米管复合纳米材料。结果表明该磁性碳纳米管具有较高的近红外光热转换性能，在50μg·mL^-1浓度下808 nm激光照射10 min即可升温至48.6℃，且具有良好的光热稳定性。细胞及成像实验结果表明该复合纳米材料具有较好的生物相容性并对人宫颈癌细胞(HeLa)具有优异的光热杀伤效果，在体外模拟肿瘤微环境中磁共振成像(MRI) T₂弛豫率r₂可达215.61 mmol^-1·L·s^-1，表明制备的磁性碳纳米管具有出色的生物安全性、磁性和光热特性，有望用于磁靶向的肿瘤光热疗与磁共振成像的一体化诊疗。     

光热/pH响应B-CuS-DOX纳米药物用于化疗-光热协同治疗肿瘤

基于纳米材料的化疗-光热协同治疗是一种高效的肿瘤治疗方式, 但如何构建具有高载药量与良好光热转换性能的纳米药物依然面临挑战。本研究通过超声剥离法制备二维硼(boron, B)纳米片, 进一步在其表面原位负载超小粒径硫化铜(CuS)纳米颗粒和化疗药阿霉素(DOX), 形成B-CuS-DOX纳米药物。B-CuS具有高的DOX药物装载能力(864 mg/g)和优异的光热转化性能(在808 nm处的光热转换效率为55.8%), 同时可实现pH及近红外激光双重刺激响应而释放药物。细胞实验表明在808 nm近红外光的照射下, B-CuS-DOX展示了良好的化疗-光热协同治疗效果。本研究构建的纳米药物有望为体内肿瘤治疗提供一种有效的化疗-光热协同治疗策略。     

FePS3纳米片制备及其体外光热-光动力学联合治疗性能研究

光学治疗作为一种肿瘤治疗策略具有微创、毒副作用小、治疗效率高等优势而得到广泛研究, 但单一光学治疗并不能完全消除肿瘤。新兴的二维纳米材料在光学治疗领域的优势引起了广泛关注。本研究探索了金属磷三硫族元素化合物FePS₃纳米片的制备及其多功能光学治疗性能。采用高温固相法合成FePS₃块体并通过超声协助的液相剥离法得到FePS₃纳米片, 该纳米片的平均水合粒径小于200 nm (平均153 nm), 对1064 nm激光的光热转换效率为19.7%, 且能在660 nm激光辐照下产生活性氧。细胞实验结果表明, FePS₃纳米片具有良好的光热治疗和光动力学治疗效果。因此, FePS₃纳米片可同时作为光热剂和光敏剂获得光热-光动力学联合治疗肿瘤功能, 肿瘤治疗应用潜力较大。     

普鲁士蓝/氟化超支化聚氨酯复合涂层材料及其光热转换超疏水性能

首先制备氟化超支化聚氨酯(FHPU),然后与具有光热转化功能的普鲁士蓝(PB)纳米粒子复合,得到光热转换功能的PB/FHPU超疏水防结冰复合涂层材料。利用FTIR、TGA和DSC等测试分析了FHPU和PB/FHPU超疏水防结冰复合涂层材料的结构及性能,通过光热转换实验证明了复合涂层材料出色的光热性能;深入探究了PB纳米粒子的添加量对复合涂层材料表面性质和光热转化性能的影响。结果表明,当PB质量占FHPU的13%时,复合涂层材料可形成具有微纳结构的复合涂层,涂层表面最大接触角达157°,滚动角为1.8°。同时,该涂层在808 nm激光照射下10 s内温度可升高78.1℃,最高温度达到148.7℃。因而,光热转换功能性超疏水防结冰复合涂层材料具有良好的疏水、防结冰性能。      

具有癌症诊疗潜力的多功能核壳纳米粒

采用乳化-溶剂挥发法制备了同时携载Mn3O4纳米粒和CuS白蛋白纳米粒的诊疗一体化多功能核壳纳米粒,可用于磁共振造影成像手段指引下的肿瘤光热消融,实现癌症的高效诊治.首先用高温热解法制备出粒径均一、分散性较好的Mn3O4纳米粒,并通过蛋白模板法制备CuS白蛋白纳米粒,之后采用可降解性聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)作为载体,通过超声乳化法制备同时携载Mn3O4和CuS纳米粒的核壳纳米粒(Mn3O4/PLGA@CuS),并进行理化性质表征及诊疗一体化性能评价.结果表明:紫外-可见-近红外分光光度计测定结果显示该纳米粒被成功制备,其在近红外区具有较强吸收;核壳纳米粒的平均粒径为160 nm,粒径分布较为均匀;体外磁共振造影成像结果显示随着纳米粒中Mn离子浓度的升高,其造影增强效果也明显提升,显示其具有Mn离子浓度依赖的磁共振成像效果,纵向弛豫率为1.351 mM-1·s-1;在785及980 nm激光辐照下,该核壳纳米粒均显示出良好的光热升温效果.成功制备了具有良好的磁共振造影成像性能和显著的光热升温效应的核壳纳米粒,有望应用于肿瘤的诊疗一体化.     

纳米银导电墨水及其成膜性能研究

用化学还原法制备了纳米Ag粉,并通过X射线衍射(XRD)、激光粒度分析仪(LPSA)、透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等测试手段对样品进行性能表征。在所选择的实验条件下制备了类球形分布、分散性好的Ag纳米颗粒,其粒径主要分布在5～50nm范围,平均粒径为16nm,晶体结构为fcc结构。经涂布检测,Ag纳米墨水制备的墨膜均匀致密,150℃回火后,银粒子烧结明显,有微孔均匀分布。     

双糖聚合物接枝金纳米星的制备及光热性能研究

通过酶促反应和可逆加成-断裂链转移聚合(RAFT)聚合得到温度敏感性的双糖无规聚合物聚(二聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯-6-O-乙烯基己二酸-D-吡喃型葡萄糖/半乳糖酯)[Poly(DEGMA-co-OVNGmix)];利用还原剂将聚合物末端的硫酯键还原,得到末端为-SH的聚合物分子以S-Au键修饰到金纳米星表面。采用傅里叶红外光谱仪、透射电镜和核磁氢谱等手段对聚合物和复合金纳米星的理化性质和光热转化能力进行研究。结果表明:AuNSs@Poly(DEGMA-co-OVNGmix)成功制备,该复合粒子的平均粒径为50~100nm,并且具有良好的稳定性。光热性能测试结果表明,复合粒子的光热转换效率达到50.54%,说明经修饰的金纳米星具有优异的光热转换能力。     

纳米碳包铁磁性颗粒的制备及表征

采用激光感应复合加热蒸发合成法,以CH4为碳源,制备了大量具有壳核结构的纳米碳包铁颗粒,通过透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射分析仪(XRD)、能量弥散X射线分析(EDX)等对颗粒进行了表征,并利用动态磁滞回线测定仪测定了纳米颗粒的磁化强度等磁性能.结果表明,利用该方法制备的碳包铁纳米颗粒的平均粒径为25nm,表面碳层厚度为5nm左右,具有铁磁性能.纳米碳包铁颗粒将作为磁性载体在医学细胞分离、细胞染色、靶向用药、定向治疗、肿瘤热疗等方面具有广阔的应用前景.     

可控合成空心多孔氧化硅纳米管/CuS体系应用于化疗-光热靶向治疗

多功能药物载体的设计合成并应用于肿瘤的联合治疗得到了研究人员的广泛关注.本文介绍了一种连接靶向基团的化疗-光热联合治疗纳米平台.首先制备了尺寸可控的平均长度为40、55和150 nm的空心多孔氧化硅纳米管,在表面修饰具有光热功能的硫化铜纳米颗粒,然后连接乳糖酸基团实现肝癌细胞靶向功能.平均长度为40 nm、修饰靶向基团的空心多孔材料显示出良好的生物相容性,且具有最大的HepG2细胞吞噬量.负载盐酸阿霉素的纳米复合材料表现出pH和808 nm近红外激光刺激响应的释放效果.将CuS光热治疗和盐酸阿霉素化疗相结合的方法在体外和体内的抑制肿瘤效果都优于单独治疗.研究结果表明,该纳米复合材料在化疗-光热联合治疗方面具有潜在的应用价值.     

静电纺丝法制备多功能聚乙烯醇微球及其性能和应用

通过静电纺丝法,制备了MnO₂-聚多巴胺(PDA)/聚乙烯醇(PVA)和MnO₂-PDA-5-氟尿嘧啶(5-Fu)/PVA复合微球。具体地,在PVA溶液中依次加入多巴胺(DA)与KMnO₄,在所得溶液中,DA与KMnO₄发生氧化还原反应,原位聚合生成PDA,而KMnO₄转变为MnO₂,通过静电纺丝法制备了MnO₂-PDA/PVA微球。向上述溶液中加入化疗药物5-Fu,通过静电纺丝法还可以制备MnO₂-PDA-5-Fu/PVA微球。通过戊二醛交联赋予静电纺丝微球水稳定性。这一复合微球材料具有优异的光热转换性能、可控的药物缓释性能及良好的生物安全性,被应用于防止术后肿瘤的复发。一方面,在808 nm NIR激光照射下MnO₂-PDA-5-Fu/PVA微球的光热转换效率可达到24.5%,实现高效的肿瘤热消融;另一方面,释放出来的5-Fu可杀死术后残余的肿瘤细胞。该研究论证了静电纺丝法制备复合微球的可行性,并证实了这种微球在防止肿瘤术后复发领域的应用潜力,为多功能复合微/纳米材料的设计提供了新策略。      

Ag2S纳米晶的制备及其近红外光热治疗应用

光热治疗是近年来受到广泛关注的一种低副作用的癌症治疗方法, 治疗中使用的纳米光热剂的制备和性能是决定光热治疗效应的关键因素。本研究采用热解和表面配体置换相结合的方法制备得到二氢硫辛酸(DHLA)修饰的Ag₂S纳米晶材料, 这种材料具有良好的水溶性、光热稳定性和生物相容性。研究结果显示浓度大于40 μg/mL的Ag₂S纳米晶在波长为980 nm、功率密度为5 W/cm²的红外激光照射下对宫颈癌细胞具有明显的杀伤效果, 且光热稳定性良好。Ag₂S纳米晶的光热效应与其良好的荧光成像功能相结合, 可实现光热治疗的可视化和精准化。     

可控制备磁性四氧化三铁-金纳米复合颗粒及其催化性能研究

随着纳米催化剂的不断发展, 基于纳米金的多功能复合材料以其高效的催化性能而受到广泛关注。本研究采用简单可控的原位还原法, 制备了一种粒径均一、分散性良好、可快速磁分离且具有高催化活性与催化稳定性的磁性四氧化三铁-金纳米复合颗粒。首先用有机硅源-巯丙基三乙氧基硅烷(MPTES)水解得到的有机硅层来包覆粒径约100 nm的亲水四氧化三铁(Fe₃O₄)纳米颗粒, 再通过有机硅层表面的巯基来锚定原位还原生成的尺寸可控的金纳米颗粒(2 nm或6 nm), 得到内核为四氧化三铁、壳层为金纳米颗粒均匀修饰有机硅层的磁性氧化硅复合颗粒。利用透射电子显微镜(TEM)、动态光散射仪(DLS)和振动样品磁强计(VSM)等对所合成材料进行系统表征, 结果表明: 合成的磁性氧化硅复合颗粒核壳结构明显, 分散性良好, 粒径约为150 nm; 饱和磁强度为32.1 A•m²/kg, 具有良好的超顺磁特性。将其应用于4-硝基苯酚的催化还原, 转化频率(TOF)值高达70 s^-1, 远高于文献报道值, 五次循环反应后的转化率依然高达98%, 证实其具备高催化活性及良好的循环催化性能。     

氧化硅基杂化胶束负载Flav7光热剂的合成与性能研究

近年来, 由于具有较好的近红外区吸收、结构可调等特点, 有机小分子光热剂在生物医药领域展示出广阔的应用前景。然而, 大部分有机小分子光热剂仍面临水溶性较差、生物稳定性不佳、光热转换效率较低等挑战。本研究发展了一种简便的合成方法, 制备了负载Flav7的氧化硅基杂化胶束(FPOMs)用于高效的光热治疗。首先利用嵌段共聚物PS₁₃₂-b-PAA₁₆自组装行为负载疏水近红外有机小分子Flav7得到胶束体系, 进一步引入3-巯基丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和聚乙二醇(PEG)对上述胶束体系进行结构固定和表面改性得到FPOMs。研究表明, 在808 nm波长激光的激发下, FPOMs展现出优异的光热稳定性和较高的光热转换效率(46.7%)。细胞实验证实FPOMs具有良好的生物相容性和光热毒性, 有望作为一类新型的纳米光热剂用于肿瘤高效安全光热治疗。     

介孔有机硅为载体的纳米递送系统制备及其体外化疗-光热联合治疗性能研究

有机/无机杂化的介孔有机硅纳米颗粒因其高的比表面积、丰富的介孔孔道、功能性的骨架以及高的药物装载量等特点而在生物医学领域受到广泛关注。本研究提出以二硫键桥接的有机/无机杂化介孔有机硅纳米颗粒为载体共装载化疗药物和光热剂, 设计制备以DNA分子作为控释“开关”修饰介孔有机硅纳米颗粒的纳米递送系统(ICG/DOX-MONs @DNA₂₀)。该纳米递送系统结合了光热剂的光热效应以及DNA分子随温度升高而从颗粒表面脱附的特性, 可实现近红外光照射激发药物在肿瘤细胞中的控制释放, 同时获得药物化疗-光热联合治疗肿瘤的效果。实验结果表明, 纳米递送系统在近红外光照下能迅速升温至43 ℃以上的热疗温度, 而且在37 ℃条件下6 h内仅缓慢释放药物12.3%, 而当温度升至43 ℃时则快速释放药物52.4%; 细胞实验显示该纳米递送系统能够被HeLa肿瘤细胞吞噬, 在近红外光照下有明显的药物化疗-光热联合治疗效果。因此, ICG/DOX-MONs@DNA₂₀纳米递送系统在药物化疗-光热联合治疗肿瘤方面具有应用前景。     

Facile synthesis of monodisperse superparamagnetic Fe3O4 Core@hybrid@Au shell nanocomposite for bimodal imaging and photothermal therapy

A simple seed-mediated growth route is developed to fabricate monodisperse, uniform superparamagnetic Fe(3)O(4) core/gold shell structured nanocomposites with tunable sizes and optical properties, in which gold seed formation and attachment onto the core surface via S-Au covalent bonding proceeds almost simultaneously in the one-pot synthesis. The as-prepared nanocomposite is demonstrated to have a great potential for magnetic resonance imaging (MRI)-guided, focused photothermal tumor therapy under near-IR laser radiation.     

Synthesis and characterization of lanthanide-doped sodium holmium fluoride nanoparticles for potential application in photothermal therapy

Upconversion nanoparticles (UC NPs) in combination with plasmonic materials have great potential for cancer photothermal therapy. Recently, sodium holmium fluoride (NaHoF₄) is being investigated for luminescence and magnetic resonance imaging (MRI) contrast agent. Here, we present successful synthesis of excellent quality doped NaHoF₄ NPs for possible UC luminescence application and coated for possible photothermal therapy application. Synthesized NaHoF₄ nanocrystals were doped with Yb/Er and coated with gold, gold/silica, silver and polypyrrole (PPy). XRD, XPS and TEM were used to determine structure and morphology of the NPs. Strong UC photoluminescence (PL) emission spectra were obtained from the NPs when excited by near-infrared (NIR) light at 980 nm. Cell viability and toxicity of the NPs were characterized using pancreatic and ovarian cancer cells with results showing that gold/silica coating produced least toxicity followed by gold coating.     

CoFe2O4-石墨烯纳米复合材料的制备及微波吸收性能

通过原位共沉淀法即Co²⁺、Fe²⁺均匀共沉淀在氧化石墨表面的同时氧化石墨被原位热还原, 制备出CoFe₂O₄-石墨烯(CFO-GN)纳米复合材料。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线能谱(EDS)、热重分析仪(TGA)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和矢量网络分析仪(VNA)等对复合材料的形貌、结构、元素成分及微波吸收性能进行了表征和分析。结果表明: 钴铁氧体(CoFe₂O₄)纳米粒子均匀分散在石墨烯层间及表面, CoFe₂O₄-石墨烯纳米复合材料同时具有介电损耗和磁损耗, 表现出良好的微波吸收性能。CoFe₂O₄质量分数分别为88.62%和74.53%的CoFe₂O₄-石墨烯纳米复合材料, 当厚度为2 mm时反射损耗分别可达-11.0 dB和-12.4 dB, 反射损耗在-8 dB以下的频宽约为2.0 GHz和4.3 GHz。其中石墨烯含量相对较高的复合材料介电损耗较强, 反射损耗强度较大, 吸收频带较宽, 具有更好的微波吸收性能。     

Multifunctional core/satellite polydopamine@Nd<Superscript>3+</Superscript>-sensitized upconversion nanocomposite: A single 808 nm near-infrared light-triggered theranostic platform for <Emphasis Type="Italic">in vivo</Emphasis> imaging-guided photothermal therapy

Significant attenuation and overheating,caused by the absorption of the excitation band (980 nm) in water,are the major obstacles in the in vivo application of lanthanide-doped upconversion nanopartides (UCNPs).Therefore,appropriately-structured Nd3+-doped UCNPs with 808 nm excitation could be a promising alternative.Herein,we developed core-shell-shell structured Nd3+-sensitized UCNPs as imaging agents,and decorated them onto the surface of polydopamine (PDA) to construct a novel multifunctional core/satellite nanotheranostic (PDA@UCNPs) for in vivo imaging guidance photothermal therapy using single 808 nm laser irradiation.The core-shell-shell structured design enabled outstanding upconversion luminescence properties and strong X-ray attenuation,thereby making the nanocomposites potential candidates for excellent upconversion luminescence/computed tomography dual modal imaging.In addition,the PDA core not only provides high photothermal conversion efficiency and outstanding antitumor effect,but also endows the platform with robust biocompatibility owing to its natural features.Therefore,this multifunctional nanocomposite could be a promising theranostic in future oncotherapy,with high therapeutic effectiveness but low side effects.This study would stimulate interest in designing bioapplication-compatible multifunctional nanocomposites,especially for cancer diagnosis and treatment in vivo.     

无容器制备Er3+/Yb3+共掺La2O3-TiO2-ZrO2玻璃及其上转换发光研究

利用无容器技术制备了(La_0.94-xEr_0.06Yb_x)(Ti_0.95Zr_0.05)_2.25O₆(x=0~0.24, 间隔0.04)球状透明玻璃, 其稀土离子掺杂浓度最大值达到30%。通过DTA分析发现, 玻璃具有很好的热稳定性, x=0时玻璃化转变温度T_g和析晶起始温度T_o分别为818℃和906℃, ΔT(ΔT= T_o-T_g)为88℃, 玻璃形成能力较低。随着Yb³⁺浓度提高, T_g、T_o和ΔT逐渐下降, 说明Yb³⁺降低了玻璃的热稳定性和形成能力。利用紫外可见分光光度计测定了样品的吸收/透过光谱, 玻璃在975 nm具有很强的吸收峰, 表明Yb³⁺可以有效提高玻璃对入射光的吸收强度; 在可见光范围内除特征吸收外具有近70%的透过率, 说明玻璃具有良好的透可见光性能, 有望获得高强上转换发光输出。上转换荧光光谱研究表明: 在980 nm激光泵浦下, 获得了中心位于535、554和672 nm处的绿、红发光带, x=0.16的发光最强, 672 nm处的红光强度是x=0的近130倍。上转换发光强度与泵浦功率关系的分析表明: 535、554 nm处的绿光和672 nm处的红光发光均是双光子发光过程。