摘 要

本文以黑磷为原料，设计并合成了一种BP@PEG结构的新型癌症治疗药物。使用液相剥离法制备的黑磷纳米片在190 nm左右，利用静电吸附效应把黑磷纳米片包覆在PEG内，最后的产物尺寸在170 nm左右，可以利用EPR效应在肿瘤处实现富集。通过紫外可见吸收光谱对其进行分析表征，得到的结果与预计的一致。进一步对其进行ROS测试，发现该产物有一定的光动力性能。在660 nm激光器照射下，该产物在10分钟内升高了接近20℃，在光热剂中属于中上水平。之后我们又试想在BP上负载MnO₂来加强其光动力性能。综上所述，本文所设计并合成的BP@PEG结构在光动力和光热治疗上都有比较良好的性能，可以实现光动力和光热的协同治疗，有望成为一种新的癌症治疗药物。

关键词：黑磷 光热治疗 光动力治疗

Preparation of black phosphorus nanocomposites and the therapy for cancer

Abstract

In this paper, a new type of cancer treatment drug with BP @ PEG structure was designed and synthesized with black phosphorus as raw material. The black phosphorus nanosheets prepared by liquid-phase stripping method were coated at about 190 nm, and the black phosphoric acid nanosheets were coated in PEG by the electrostatic adsorption effect. The final product size was about 170 nm, and the EPR effect could be enriched at the tumor. They were characterized by UV-Vis absorption spectroscopy and the results were consistent with those predicted. Further ROS test, found that the product has a certain photodynamic performance. In the 660nm laser irradiation, the product in 10 minutes increased by nearly 20 ℃, in the light and heat agent is a moderate level. Then we also try to load MnO2 on BP to enhance its photodynamic performance .In summary, the BP @ PEG structure designed and synthesized in this paper has better performance in photodynamic and photothermal therapy, and can realize the synergistic treatment of photodynamic and photothermal therapy, which is expected to be a new cancer treatment drug.

Key words:Black phosphorus;Photothermal therapy;Photodynamic therapy

目 录

摘 要 II

Abstract II

第一章 前言 2

1.1光动力治疗、光热治疗简介及研究进展 2

1.2药物靶向及投递系统 2

1.3黑磷研究现状 2

1.4制备纳米黑磷目的与内容 2

第二章 实验部分 2

2.1实验主要试剂及仪器 2

2.1.1实验试剂 2

2.1.2实验仪器和测试设备 2

2.2试验方法 2

2.2.1 黑磷纳米片的制备 2

2.2.2 PEG修饰的黑磷纳米片的制备 2

2.3表征与测试方法 2

第三章 结果与讨论 2

3.1 制备过程总结与分析 2

3.1.1 黑磷纳米片制备过程分析 2

3.1.2 PEG包覆BP过程分析 2

3.2 紫外-可见光光谱分析 2

3.3 光热测试结果与分析 2

3.4 ROS测试结果分析 2

3.5 总结与展望 2

参考文献 2

致谢 2

第一章 前言

1.1光动力治疗、光热治疗简介及研究进展

在当今社会，癌症已经是人类最严重的疾病之一，癌症极高的死亡率和治疗成本让人闻之色变，因此研发新型高效抗癌药物至关重要。传统的疗法例如化疗、放疗、手术，都存在着自身的缺陷。手术治疗只能对小肿瘤，尚未扩散的情况有良好的效果。放疗、化疗生物利用度较差，而且由于其没有靶向性，对人正常细胞和组织伤害很大。为了解决这些问题，人们提出了光动力治疗（Photodynamic therapy，简称PDT）和光热治疗（photothermal therapy，简称PTT）^[1]。一般来说，药物通过静脉注射进入血液，在血液循环过程中，由于EPR效应会在肿瘤处富集。EPR效应（enhanced permeability and retention effect）是指肿瘤的高通透性和滞留效应。肿瘤细胞的快速生长，需要大量养料和氧气，因此肿瘤生长过程中会分泌出特殊的生长因子，这会导致新生成的肿瘤的血管在形态与结构上与人体正常组织的血管存在很大的差异。这些新生成的内皮细胞间隙比较大，又缺少淋巴管从而导致淋巴液难以回流。这两者共同造成了大分子物质（特别是100-200 nm）可以自如地穿过血管壁而在肿瘤组织中富集，而且淋巴液回流难以带走这些大分子，这样这些大分子物质就能在肿瘤组织长期留存，故称为实体瘤的“高渗透长滞留效应”（EPR）^[2]。光动力、光热治疗所采用的纳米药物正是利用了EPR效应实现了靶向释放。

光动力治疗使用光作为外部触发器，用于选择性激活病变目标中的光敏剂。在光的整个波长范围内，近红外光（700-900 nm）的组织穿透能力最强，因此常被选作光疗的激发光源^[3]。在特定波长光照射下，光敏剂能对光进行吸收，并且从单线态激发到三线态。光敏剂通过短寿命单线态激活到其激发三线态，然后将能量转移到周围的氧分子产生活性氧（ROS）。活性氧主要分为两类，第一类是由电子转移产生，例如超氧阴离子自由基，羟基自由基。第二类是由能量传递产生，例如单线态氧，单线态氧被认为是导致癌细胞凋亡的主要原因，并且定位于线粒体或内质网的单线态氧杀伤效果最强^[4]。常见的光敏剂有卟啉类，酞菁类，一些二维材料如石墨烯，黑磷等也有光动力效应。卟啉是由四个吡咯通过亚甲基相连而形成的共轭大环化合物，卟啉及其衍生物如血卟啉、BPDMA（苯并叶琳衍生物单酸环A）等已经进入到了临床研究阶段。酞菁的结构与卟啉非常相似，是具有18个电子的大共轭体系的化合物。其四苯环和萘基团的存在，导致该物质溶解性差，容易发生自聚合，因此常用过渡金属进行修饰^[5-6]。影响光动力治疗的因素，除了光敏剂自身，还有光照强度和氧浓度，提高光照强度或氧气浓度也能提高ROS产量，增强光动力治疗的效果。

当然作为材料人，最关注的还是光敏剂的选择。目前光敏剂种类繁多，这里以Ce6为例简单介绍光敏剂。从“叶绿素a”中提取的二氢卟酚因为其在红光区的高度依赖性和高单氧量子产率而常常被用作光敏剂。其中，二氢卟酚（Ce6）已广泛用于PDT，因为它可以通过近红外光活化，从体内相对快速消除，并且其单线态氧产率很高。此外，Ce6还可以在650-900 nm光谱范围内用作近红外荧光成像剂来排除体内内源性发色团的影响。但是Ce6在生理条件下稳定性低，荧光量子产率和光敏效率都会降低。为克服上述障碍，人们在研究下一代或可替代的光敏剂。为了提高PDT的效率，已经开发了基于碳的，基于聚合物的和基于脂质/脂质体的纳米载体作为用于递送Ce6的药物平台，但是药物加载量低和活性染料在到达靶体前不可避免的释放，导致在肿瘤位点的药物剂量不足^[1]，因此也还存在着很大的改进空间。