鎢基半導(dǎo)體納米材料的制備、表征及其在癌癥診斷與治療方面的應(yīng)用研究.pdf

1、癌癥已經(jīng)成為人類的主要致病死因，嚴(yán)重威脅著人類的生命與健康。光熱治療作為一種可替代傳統(tǒng)治療方法的新型微創(chuàng)治療技術(shù)，可以避免傳統(tǒng)治療方法的副作用，并且有效地殺死腫瘤細(xì)胞。因此，其在癌癥治療方面有著很好的應(yīng)用前景，近年來受到了廣泛關(guān)注。此外，癌癥治療面臨的最大問題是初期診斷困難，因此，研發(fā)一種同時(shí)具有輔助診斷成像功能和光熱功能的材料對該研究至關(guān)重要。目前用于癌癥診斷與治療的多功能納米材料多為復(fù)合材料，其合成過程較為復(fù)雜。為了提高其實(shí)用性，本

2、文設(shè)計(jì)了一種一步合成法制備多功能親水性的鎢基半導(dǎo)體納米顆粒，已開展工作如下：
　　第一部分：以氯化鎢和無水乙醇為原料制得前驅(qū)溶液，轉(zhuǎn)移至高壓反應(yīng)釜中，采用傳統(tǒng)的溶劑熱大規(guī)模制備WO3-x納米結(jié)構(gòu)；此外，為了獲得結(jié)晶度高，形貌均勻，光熱性能良好的WO3-x納米結(jié)構(gòu)，我們探究了反應(yīng)溫度（120-180℃）、反應(yīng)物濃度（氯化鎢乙醇溶液濃度：17.5-27.35 mg/mL）、反應(yīng)時(shí)間（12-24 h）對納米帶結(jié)構(gòu)、形貌以及結(jié)晶度的影響，

3、實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明反應(yīng)溫度為180℃，反應(yīng)物濃度為17.5 mg/mL，反應(yīng)時(shí)間為24 h的反應(yīng)條件下制得的WO3-x納米結(jié)構(gòu)形貌最均一、結(jié)晶度最高，為最佳反應(yīng)條件。對在此最佳反應(yīng)條件下制得的WO3-x納米結(jié)構(gòu)進(jìn)行UV-vis-NIR測試、不同波長激光器照射下光熱性能的研究、體外CT成像性能的研究和細(xì)胞毒性研究。研究發(fā)現(xiàn)合成的WO3-x納米結(jié)構(gòu)在915 nm波長激光器照射下具有良好的光熱性能，濃度為0.5 mg/mL的WO3-x納米結(jié)構(gòu)經(jīng)激光

4、照射10分鐘后，可從室溫20.6℃升高到41.4℃。此外，在較低濃度下WO3-x納米結(jié)構(gòu)具有良好的CT成像效果，其HU值曲線斜率達(dá)到24.35 HU L/g。隨后我們用兩種腫瘤細(xì)胞分別評估了所制備的WO3-x納米結(jié)構(gòu)的生物毒性，發(fā)現(xiàn)當(dāng)材料濃度低于0.25 mg/mL時(shí)，其毒性較低或者可以認(rèn)為是無毒的。然而當(dāng)濃度升高后，其具有一定的毒性，我們認(rèn)為這是由于 WO3-x納米結(jié)構(gòu)在 PBS中容易被氧化造成的，隨后我們設(shè)計(jì)了WO3-x納米結(jié)構(gòu)的氧

5、化實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)證明含有氧空位缺陷的WO3-x納米結(jié)構(gòu)的確容易被氧化而失去氧空位缺陷。為了滿足鎢基材料作為光熱試劑的需求，我們又設(shè)計(jì)了一種鈉鎢青銅光熱試劑。
　　第二部分：在第一部分的研究基礎(chǔ)上，我們通過一種簡單的、綠色無污染不添加任何表面活性劑的方法，采用廉價(jià)、易得的原料合成了一種 PEG修飾的Na0.3WO3納米棒，采用透射電子顯微鏡（TEM）、X射線衍射（XRD）、傅里葉紅外光譜分析（FT-IR）、紫外可見吸收光譜分析（UV-v

6、is-NIR）、X射線光電子能譜（ XPS）等表征手段對制得的產(chǎn)物進(jìn)行表征，證明制得的產(chǎn)物確為PEG@Na0.3WO3納米棒。此外，還對PEG@Na0.3WO3納米棒體內(nèi)外CT成像性能和光熱性能進(jìn)行表征，實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在915 nm波長激光器的照射下，PEG@Na0.3WO3納米棒具有良好的體外光熱效果，在相同實(shí)驗(yàn)條件下對照組水升溫僅為2.4 oC，而濃度為0.5 mg/mL的PEG@Na0.3WO3納米棒溫度升高了27.6oC。經(jīng)過五個(gè)光熱

7、循環(huán)后，70 ppm的PEG@Na0.3WO3納米棒樣品的升高溫度保持不變，證明了PEG@Na0.3WO3納米棒具有良好的光熱穩(wěn)定性能。PEG@Na0.3WO3納米棒的CT信號隨著濃度增大而變強(qiáng)，其HU值曲線斜率為29.95 HU L/g，而臨床上使用最廣泛的碘伯醇僅為19.35 HU L/g。細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)證明濃度高達(dá)1 mg/mL的PEG@Na0.3WO3納米棒對TC71腫瘤細(xì)胞的毒性較低，細(xì)胞存活率仍高于80％。此外，TC71腫瘤細(xì)