基于肿瘤热疗的中空介孔硅金棒的构建及表征开题报告

1. 研究目的与意义

肿瘤是当代医学界探究的热点。随着医疗水平的不断发展, 治疗肿瘤的手段也日趋多样化, 除传统的手术治疗、放疗、化疗及靶向治疗以外, 热疗正逐渐兴起并在肿瘤治疗中扮演着越来越重要的角色。近年来肿瘤热疗主要作为肿瘤传统治疗的辅助疗法成为研究热点。热疗即通过各种方式局部或全身加热, 使之上升到有效治疗温度并持续一段时间, 利用正常组织与肿瘤组织对温度耐受能力的差异从而达到杀灭肿瘤细胞的作用。热疗可直接诱导肿瘤细胞坏死或凋亡, 或通过破坏肿瘤血管抑制其进展, 同时热疗还能激活机体免疫系统的免疫细胞和细胞因子的反应, 从而调节肿瘤微环境的免疫状态。多种效应相联合共同影响肿瘤的进展。肿瘤热疗（hyperthermia）是利用肿瘤组织对温度敏感性高于正常组织的性质,即人体正常细胞在42. 5～43℃下不会受到损伤,但大部分肿瘤细胞在该温度下会被诱导进入凋亡过程。深入了解肿瘤热疗的生物学机制有利于开展新的治疗方法。临床上应用超声、微波或红外等作为加热源,加热并杀死肿瘤组织而使得正常组织基本不受损伤。肿瘤疾病的热疗安全有效、不良反应低,且与其他治疗方法如放疗、化疗等有协同作用,近年来已成为继手术、放化疗和生物治疗后的一种抗肿瘤治疗的重要辅助手段。热疗主要通过直接对肿瘤细胞产生抑制作用和热诱导的放射增敏效应来发挥提高放化疗效果的作用,故现在热疗正逐渐应用于肿瘤的综合治疗中。

热疗作用机制复杂, 目前主要认为与以下几个方面有关: (1) 热疗能有效加速血运, 增加灌注和氧合, 而肿瘤血管的特点是发育不全和结构不完善, 由于肿瘤血管的畸形特点, 当受到热疗的影响时, 肿瘤细胞更容易缺氧导致酸中毒，从而进一步导致肿瘤细胞的死亡。此外热疗还可通过抑制肿瘤血管内皮生长因子及其产物的表达来抑制肿瘤生长。 (2) 当肿瘤受到热疗应激刺激时, 其癌基因和抑癌基因的表达会发生相关变化, 热疗能激活p53诱导的细胞信号通路, 从而诱导细胞凋亡。 (3) 高温使镶嵌在细胞膜脂质双层中的抗原流动性增强, 有利于抗体与抗原结合, 增加肿瘤细胞的抗原性, 更好发挥体液免疫的杀伤作用。热疗也可引起肿瘤细胞释放肿瘤坏死相关因子抗原, 进而引起肿瘤宿主的免疫反应, 特别是t细胞免疫反应, 可有效抑制肿瘤生长。 (4) 热疗还可以在分子水平上促进肿瘤细胞凋亡, 有效的治疗温度可以导致肿瘤细胞骨架结构破坏, 细胞内酶和信号转导分子受阻滞, 热休克蛋白编排、重折叠, 以及破坏受损蛋白质与dna修复相关的蛋白质等因素来导致肿瘤细胞凋亡与坏死。

尤其近年来纳米科技迅速发展, 纳米材料逐渐运用于热疗, 热敏纳米材料可以有效吸收外界能量并转化为热能进而增强热疗效果。与传统治疗相比, 纳米热疗效果更加突出, 其能有效地将热能聚集在肿瘤局部, 最大限度利用有效热量, 进而达到提高热疗效果的作用。

2. 研究内容和问题

基本内容:

肿瘤光热治疗是依赖于具有光热性能的材料在特定波长的近红外光照射下能产生热，从而热杀伤肿瘤细胞的治疗手段。近年来，纳米技术的巨大发展提供了各种具有独特光学性质的纳米结构，在生物学和生物医学应用中具有重要意义。光热治疗可控性强，适用于实体瘤的局部热疗，从癌症治疗学的角度来看，贵金属纳米颗粒由于其更大的吸收截面(比传统的光吸收染料大4到5个数量级)更适用于光热治疗。贵金属纳米材料对光的强烈吸收转换能力确保了在能量相对较低的激光下依然能够产生有效治疗所需热量。此外，金属纳米结构具有较高的光稳定性，而且不受光漂白的影响。目前，金纳米球、金纳米棒(gold nanorods, gnr)、金纳米笼等为主的金属纳米材料的光热性能已经在光热治疗中得到很好证明，由于它们的表面等离子共振(spr)振动，它们在可见光和近红外区域有更强的吸收。其中，金纳米棒有很高的近红外吸收，近红外光(650-900 nm )与可见光相比有更强的组织穿透能力，因此热源可以达到肿瘤深部。

预计解决的难题：

3. 设计方案和技术路线

1.首先通过种子生长法制备gnr；然后经过巯基化聚乙二醇修饰、实心硅包附制备实心硅金棒gnr@sio₂；通过碱性条件下对gnr@sio₂进行热刻蚀制备中空介孔硅金棒（gnr@void@msio₂）；

2.之后通过硅烷基聚乙二醇氨基(peg-nh₂)与氨基葡萄糖（dg）反应制备dg化聚乙二醇（peg-dg），将peg-dg与gnr@void@msio₂偶联得到fa修饰的中空介孔硅金棒（gnr@void@msio₂-peg-dg）；

3.通过紫外分光光度计（uv-vis）、马尔文粒度仪、傅里叶红外光谱（fitr）、透射电子显微镜（tem）等多种方法对纳米材料进行理化性质的表征；

4. 研究的条件和基础

研究此课题的实验室所具备的条件有：

1.具备载体化学合成所需的实验条件；

2.具备纳米载体表征所需的各类仪器设备；