鎢基半導體納米材料的制備、表征及其在癌癥診斷與治療方面的應用研究.pdf

1、癌癥已經(jīng)成為人類的主要致病死因，嚴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，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胞。因此，其在癌癥治療方面有著很好的應用前景，近年來受到了廣泛關注。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)一種同時具有輔助診斷成像功能和光熱功能的材料對該研究至關重要。目前用于癌癥診斷與治療的多功能納米材料多為復合材料，其合成過程較為復雜。為了提高其實用性，本

2、文設計了一種一步合成法制備多功能親水性的鎢基半導體納米顆粒，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溶液，轉移至高壓反應釜中，采用傳統(tǒng)的溶劑熱大規(guī)模制備WO3-x納米結構；此外，為了獲得結晶度高，形貌均勻，光熱性能良好的WO3-x納米結構，我們探究了反應溫度（120-180℃）、反應物濃度（氯化鎢乙醇溶液濃度：17.5-27.35 mg/mL）、反應時間（12-24 h）對納米帶結構、形貌以及結晶度的影響，

3、實驗結果表明反應溫度為180℃，反應物濃度為17.5 mg/mL，反應時間為24 h的反應條件下制得的WO3-x納米結構形貌最均一、結晶度最高，為最佳反應條件。對在此最佳反應條件下制得的WO3-x納米結構進行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胞毒性研究。研究發(fā)現(xiàn)合成的WO3-x納米結構在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納米結構經(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納米結構具有良好的CT成像效果，其HU值曲線斜率達到24.35 HU L/g。隨后我們用兩種腫瘤細胞分別評估了所制備的WO3-x納米結構的生物毒性，發(fā)現(xiàn)當材料濃度低于0.25 mg/mL時，其毒性較低或者可以認為是無毒的。然而當濃度升高后，其具有一定的毒性，我們認為這是由于 WO3-x納米結構在 PBS中容易被氧化造成的，隨后我們設計了WO3-x納米結構的氧

5、化實驗。實驗證明含有氧空位缺陷的WO3-x納米結構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，我們又設計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、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行表征，實驗發(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，在相同實驗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，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。細胞毒性實驗證明濃度高達1 mg/mL的PEG@Na0.3WO3納米棒對TC71腫瘤細胞的毒性較低，細胞存活率仍高于80％。此外，TC71腫瘤細