高性能錳鋅鐵氧體納米結(jié)構(gòu)及腫瘤靶向磁感應(yīng)熱療研究.pdf

1、高性能磁性鐵氧體納米結(jié)構(gòu)作為一類具有特殊功能性的材料，在磁共振(MR)成像、腫瘤磁感應(yīng)熱療、靶向藥物載體、模擬過氧化物酶等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。這類磁性納米結(jié)構(gòu)的高性能，主要體現(xiàn)在它們具有均一的尺寸、規(guī)則的形貌、高的磁性和交流磁熱效應(yīng)、良好的生物相容性、高的靶向性和體內(nèi)長循環(huán)能力等方面。一般來說，在制備高性能磁性納米材料的合成方法中，高溫?zé)峤夥ㄊ且环N可以得到較好單分散性、穩(wěn)定性和結(jié)晶度的磁性納米結(jié)構(gòu)常用的方法。
　　采用改進(jìn)

2、后的高溫?zé)岱纸夥ǎ诟叻悬c(diǎn)溶劑中，以金屬乙酰丙酮配合物為前驅(qū)體，油酸、油胺為表面活性劑，成功制備出具有不同形貌的磁性錳鋅鐵氧體納米結(jié)構(gòu)。更重要的是，根據(jù)經(jīng)典的晶體成核、生長機(jī)制和非經(jīng)典的顆粒定向組裝理論，我們研究了納米結(jié)構(gòu)形貌調(diào)控的熱力學(xué)和動力學(xué)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，控制體系中表面活性劑油酸的量，使其對特定晶面有選擇性吸附，可分別誘導(dǎo)零維(0-D)的球形、立方形和星形納米晶(粒徑為9、11和16nm)的生成。而通過控制反應(yīng)的成核和生長時間，晶

3、核可生長成大尺寸的星形納米晶(粒徑為23nm)。由于具有較高的磁偶極相互作用，大尺寸星形納米晶發(fā)生定向組裝、融合，以降低其表面靜磁能，最終形成了具有“尖角”或“鈍角”的三維(3-D)納米團(tuán)簇(粒徑分別為45和50nm)。此外，我們還揭示了由0-D納米晶向3-D納米團(tuán)簇演變的機(jī)制，這也為磁性納米結(jié)構(gòu)的形貌、尺寸可控和規(guī)模化制備提供了理論基礎(chǔ)。值得一提的是，制備出的兩種磁性納米團(tuán)簇，具有較高的飽和磁化強(qiáng)度和顯著的交流磁熱效應(yīng)，因此可作為一類

4、有前途的磁感應(yīng)熱療的生物材料。
　　在腫瘤診療應(yīng)用方面，我們結(jié)合MR和磁感應(yīng)熱療技術(shù)，發(fā)展了一種高性能磁性納米晶介導(dǎo)的腫瘤靶向診療策略。首先，我們通過疏水相互作用，在磁性納米晶表面的油酸/油胺烷基鏈上包覆了單層具有較好水溶性的PEG化磷脂分子，制備出具有核殼結(jié)構(gòu)的PEG化磁性納米晶(MNCs@PEG)。這種MNCs@PEG具有良好的生物相容性，并且可有效避免被體內(nèi)巨噬細(xì)胞所吞噬，從而提高其在體內(nèi)的循環(huán)時間。在血液循環(huán)過程中，MNC

5、s@PEG可通過腫瘤增強(qiáng)的滲透與滯留(EPR)效應(yīng)，被動累積于腫瘤部位，從而用于腫瘤的MR成像和靶向磁感應(yīng)熱療(TMH)。其次，為了提高磁性納米晶在腫瘤部位的累積，我們進(jìn)一步在其表面磷脂的PEG鏈末端偶聯(lián)RGD分子，形成RGD修飾的磁性納米晶(MNCs@RGD)，以促進(jìn)其在腫瘤新生血管部位的富集，達(dá)到主動靶向能力。通過對比，MNCs@PEG和MNCs@RGD均具有高的磁性和交流磁熱效應(yīng)，它們的比能量吸收率(SAR)值分別能達(dá)498和53

6、2W/g Fe，可適用于腫瘤的被動和主動TMH。通過在交變磁場(ACMF)下對瘤體的多次熱療，腫瘤表面能夠達(dá)到42～44℃左右，可誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡、抑制腫瘤新生血管生成、最終延緩腫瘤的生長。最后，為了增強(qiáng)腫瘤的治療效果，我們將抗腫瘤藥物紫杉醇(PTX)包封在偶聯(lián)RGD的磁性納米晶表面磷脂疏水層內(nèi)，制備出具有載藥性能的磁性納米晶(MNCs@PTX@RGD)。通過主動靶向，MNCs@PTX@RGD可富集于腫瘤組織中，并在ACMF的作用下誘導(dǎo)