论文总字数：18617字

摘 要

将多种肿瘤的治疗方法整合到单个纳米粒中的研究已经吸引了很多研究者的注意，然而，开发出安全、高效、靶向、具有协同效应的生物相容性纳米粒仍然不是一个简单的挑战。在本文中，我们设计了一类使用具有高生物相容性和光热效应的聚多巴胺(PDA)纳米粒，并在它上面装载了抗癌药物阿霉素（DOX)。把化疗药物的靶向治疗和光热疗法相结合。这个纳米粒子会因为含有的聚多巴胺显现出强烈的近红外光吸收，并能较好的将阿霉素装载在纳米粒中。本实验计划筛选出合适的多巴胺聚合条件，测量出该纳米粒子的升温曲线，进一步在PDA纳米粒上装载化疗药物阿霉素，观察阿霉素（DOX）在纳米粒上的装载情况，并进行表征。制备这种有光热作用的聚多巴胺纳米粒并协同化疗作用在肿瘤治疗中表现出了巨大的潜力。

关键词：聚多巴胺 阿霉素 纳米粒

Preparation and in vitro characterization of polydopamine-loaded doxorubicin nanoparticles

Abstract

The study of integrating multiple tumor treatments into a single nanoparticle has attracted the attention of many researchers. However, the development of safe, efficient, targeted, synergistic biocompatible nanoparticles is still not a simple challenge. In this paper, we designed a class of polydopamine (PDA) nanoparticles using high biocompatibility and photothermal effects, and loaded with the anticancer drug doxorubicin (DOX). Combine targeted therapy with chemotherapeutic drugs with photothermal therapy. This nanoparticle exhibits strong near-infrared light absorption due to the polydopamine contained, and can better load doxorubicin into the nanoparticles. This experiment plans to screen out suitable dopamine polymerization conditions, measure the temperature rise curve of the nanoparticles, further load the chemotherapeutic drug doxorubicin on the PDA nanoparticles, observe the loading of doxorubicin (DOX) on the nanoparticles, and carry out Characterization. The preparation of such photothermally charged polydopamine nanoparticles and synergistic chemotherapy have shown great potential in tumor therapy.

Keywords: polydopamine/doxorubicin/nanoparticles

前言

在今天的生活中，恶性肿瘤慢慢地成为严重危害人们身体健康的主要因素和影响世界的重大卫生问题，癌症的发病率正在逐年提高，因为癌症而失去的生命越来越多，其中肺癌患者提供了最高的发病率。用于恶性肿瘤治疗的方法有很多，当前的医疗系统不外乎使用化疗、手术、放疗三大疗法在对抗恶性肿瘤。然而，迄今为止我们还没找到一个足够完善的方法让人类免受癌症的危害，各个疗法皆有其自身的重大局限性。手术治疗以切除肿瘤组织为主，然而在手术中经常出现很难切除干净的肿瘤组织，从而导致癌症的重复发生，难以根治，而且很多肿瘤临靠重要器官，这种情况是不能通过手术疗法治疗，伴随很大风险，而且手术疗法创伤大、并发症不少、其术后恢复期也较长。放疗与化疗虽然能有效的杀死肿瘤细胞，但它是非选择性的对机体组织造成损害，在杀灭肿瘤细胞的时候，会同时损伤正常细胞，对患者造成较大的副作用。而单纯的将化疗药物用作靶向治疗虽然能减少前期治疗的毒副作用，却更容易加快肿瘤组织耐药性的产生，影响后续治疗的进行。

其中，光热疗法是使用高光热转换率的材料，将其注射进人体并汇集在肿瘤组织，然后在外部光源的照射下把光能转换成热能杀死肿瘤细胞的一种治疗方法，是一种非侵入的治疗，能对患者的健康组织造成较小损伤，且操作方法更简洁易行，也适用于不能使用手术治疗并与重要器官相关联的肿瘤治疗。光热疗法是由近红外光（NIR）引导的治疗方法，具有组织渗透性优异的特点，一般的光热材料几乎都不具有太大的毒副作用，用NIR光照射后，能够对肿瘤细胞造成选择性的杀灭，同时不会对正常机体产生太大损害。目前在光热疗法中可以使用双重选择性有效的降低全身毒性。研究者可以精心设计这种治疗剂（比如纳米治疗剂）来通过主动或被动靶向运输到达病变位置。另一方面，可以在空间上使NIP光受控制的照射在病变位置，从而避免正常组织受损。所以纳米药物因为其本身不产生耐药，能有效防止肿瘤的转移与复发，毒性小等特点，是一种拥有光明前景的肿瘤治疗新方法。现在，随着纳米制备技术的高速发展，纳米材料的光热疗法正在吸引更多研究者的关注。

另一方面，化疗作为肿瘤的一种主要治疗方法，在临床上已经得到广泛的应用。化疗是通过化学药物杀死癌细胞，手术治疗与放疗都是对癌症的局部位置的针对治疗，但是因为只作用于肿瘤部位，所以这两种治疗方法都容易加快肿瘤的耐药性与复发性。而化疗是全身治疗的方式，药物进入血液循环后能分布到大部分组织器官，更适合一些中晚期的肿瘤治疗。阿霉素，作为抗肿瘤抗生素，抑制肿瘤细胞的遗传物质合成，细胞毒性强烈，临床上一般使用它的盐酸盐-盐酸阿霉素（DOX），它的作用机制主要是依靠阿霉分子嵌入到DNA结构中，抑制核酸合成。阿霉素注射后会在血浆中迅速消失，主要分布在脾、肝、心脏和肺中，代谢位置主要在肝脏。因此，使用聚多巴胺载阿霉素纳米粒将化疗与光热疗法联合起来，使一些肿瘤的治愈成为可能。

在之前的一些研究里，多是依据聚多巴胺超高的表面积将其作为多功能载体被使用，放射性核素的标记来联用放疗，装载抗肿瘤药物来联用化疗，并且本身的高红外吸光度可用于光热疗法。除此之外，PDA在长期或短期的毒性试验中并没有显现出明显的毒副作用。因此，我们计划用PDA纳米粒来装载盐酸阿霉素分子，进而为在肿瘤治疗上将化疗与热疗联用的设想提供基础。

目录

摘要 I

Abstract II

前言 III

第一章 绪论 1

1.1 设计聚多巴胺载阿霉素纳米粒的背景和意义 1

1.2 聚多巴胺的由来 1

1.3 聚多巴胺（PDA）的性质及应用 2

1.3.1PDA的黏附性 2

1.3.2PDA的亲水性 2

1.3.3 PDA的生物相容性和生物降解性 2

1.3.4 PDA的其他性质 3

1.4 聚多巴胺(PDA)在生物医学领域的应用 3

1.4.1使用PDA的药物递送 3

1.4.2 PDA的肿瘤光热治疗 4

1.5 光触发的相关纳米技术概论 4

1.6 epr效应 4

1.7 本文的研究目的 5

1.8 本实验的内容 5

第二章 聚多巴胺纳米粒的制备 6

2.1多巴胺分子的自聚 6

2.2实验部分 7

2.2.1实验所需仪器、材料 7

2.2.2PDA纳米颗粒的制备 7

2.2.3纳米粒制备的加入多巴胺（DA）质量筛选 7

2.2.4 纳米粒制备的反应时间筛选 7

2.3聚多巴胺（PDA）的升温曲线 8

第三章 聚多巴胺载阿霉素纳米粒的制备 10

3.1 多巴胺的希夫碱反应 10

3.2 阿霉素的装载 10

3.3 PDA-DOX纳米粒制备溶液条件 10

3.4 聚多巴胺（PDA）纳米粒添加阿霉素反应前后的粒径与电位变化 11

3.5纳米粒的红外光谱 12

3.6 纳米粒的紫外光谱 13

3.7 PDA-DOX纳米粒稳定性 13

第四章 阿霉素（DOX）的标准曲线和测定方法 14

4.1 DOX标准曲线 14

4.2 DOX测定方法 14

结论 15

参考文献 16

致谢 18

第一章 绪论

1.1 设计聚多巴胺载阿霉素纳米粒的背景和意义

理想的光热剂会在NIP区表现出强的吸收，能有效的把纳米粒吸收到的光能转换至热能。此外，光热治疗剂应该有能被动靶向运送至肿瘤的富集能力和较好的生物相容性。必须具备较强的NIP吸收能力，纳米材料才能显现出较好的癌症治疗作用。常见的光热纳米材料有无机、共轭聚合物、纳米胶束包封近红外染料。无机光热纳米材料包含不同的金纳米结构、碳基纳米材料、硫化铜纳米粒子、Pd纳米片及其他新兴纳米材料。常见NIP吸收共轭聚合物光热纳米材料包含碳纳米管、纳米石墨烯、碳纳米球。这些光热纳米材料已被生物医学者们广泛研究，并将其应用在生物体内杀灭癌细胞。光热疗法是新发展的微创肿瘤治疗方法，主要通过光能直接照射病变部位，升高局部温度以杀伤肿瘤。但无机光热材料或多或少的存在局限性，例如金纳米材料的光热稳定性低，它的形态会因为激光的长时间照射发生改变。Pd纳米片和碳基材料在人体环境中不可降解，在体内的长时间滞留会让人担忧它的生物相容性。在这种背景下，具有高光热转换效率、光热稳定性、优良的生物相容性和可降解性、以及长期低细胞毒性的聚合物光热纳米材料引起了广泛关注。众多聚合物光热纳米材料中，PDA是一种可以对几乎一切化合物进行表面功能化的粘合。鉴于PDA具有1）良好的生物相容性和降解性；2)表面大量的儿茶酚和氨基可修饰结合配体或通过共轭、静电吸附有机分子；3）在NIP区具有吸收，光热转换率高达40%，并具备较好的光稳定性，让PDA在生物医学中显现出光明的应用前景，成为近些年在相关领域的研究热点。

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