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摘 要

MXene是一种早期过渡金属碳氮化物二维材料。通过将MAX相化合物选择性酸刻蚀去除其中的第Ⅲ、Ⅳ主族元素A层，从而得到MXene二维纳米材料。该材料具有优良的导电性能和独特的光学性能，并且具有良好的水相分散性。迄今为止，MXene已经在电化学领域、柔性光电子器件和选择性吸附分离等领域受到了广泛的关注，但MXene在肿瘤治疗领域的研究仍然相对匮乏。本文以盐酸、氟化锂、MAX相为原料，在刻蚀MAX相后通过四甲基氢氧化铵(TMAOH)来剥离MXene，得到尺寸约100纳米的MXene片材。该纳米片材具有良好的水相分散性和光热性能，在800 nm波长处具有较强的吸收。使用紫外-可见(UV-Vis)光谱仪、SEM和XRD对其结构进行表征分析，并进一步对其光热性能进行了测试。测试结果表明MXene纳米片材有成为优秀光热治疗光热剂的潜力。在此基础上，通过静电吸附将MnO₂和所制备的MXene复合，构建具有催化产氧从而加强光动力作用的新型纳米复合材料。

关键词: MXene 二维材料 MAX相 光热治疗

Construction and Properties of Mxene Nanocomposites

Abstract

MXene is a two-dimensional early transition metal carbonitride material. These two-dimensional nanomaterials are obtained by selective acid etching the MAX phase to remove the A layer of group III A and IV. The material has excellent electrical properties, unique optical properties and good aqueous dispersibility. So far, MXene has been applied in the electrochemical field, flexible optoelectronic devices, selective adsorption separation and other fields. However, the study of MXene in tumor treatment is still relatively scarce. In this paper, MXene was stripped by tetramethylammonium hydroxide (TMAOH) after etching the MAX phase with hydrochloric acid, lithium fluoride to obtain MXene sheets having a size of about 100 nm. The nanosheets have good aqueous dispersibility, photothermal properties, and a strong absorption at 800 nm. The sample was characterized by ultraviolet visible spectrometer, SEM and XRD, furthermore the photothermal conversion efficiency was tested. Indicating that MXene nano-sheet has the potential to be an excellent photothermal agents for photothermal therapy. Based on these nanosheets, MnO₂ and the prepared MXene were composited by electrostatic adsorption to construct a nanocomposites with catalytic activity to generate oxygen for photodynamic therapy.

Key words: MXene; two-dimensional material; MAX phase; photothermal therapy

目 录

摘要 II

Abstract III

第一章 前言 1

1.1 肿瘤光热治疗技术概述 1

1.2 光热剂研究现状与药物靶向 2

1.2.1 光热剂的现状及分类 2

1.2.2 药物靶向及投递系统 3

1.3 MXene的研究现状 4

1.4 MXene的研究目的和内容 5

第二章 MXene纳米复合材料的制备 7

2.1实验主要测试仪器及试剂 7

2.1.1 实验仪器及测试设备 7

2.1.2 实验试剂 7

2.2实验方法 8

2.2.1 MXene的制备 8

2.2.2 MnO₂的制备 8

2.2.3 MXene-MnO₂复合材料制备 8

2.2.4表征、测试方法 8

第三章 结果与讨论 10

3.1 合成过程总结与分析 10

3.1.1 酸刻蚀过程分析 10

3.1.2 剥离过程分析 10

3.1.3 催化过程分析 10

3.2 保存过程分析 11

3.3 SEM图像分析 12

3.4 紫外-可见吸收图谱分析 13

3.5 XRD图谱分析 13

3.6 光热测试结果分析 14

3.7 总结与展望 15

参考文献 17

致谢 20

第一章 前言

1.1 肿瘤光热治疗技术概述

当今世界，癌症依然是导致死亡的主要原因之一。如今最常使用的癌症治愈方法包括手术切除、放射治疗、化疗以及这几种方法的组合应用，但由于受到缺乏特异性和全身毒性的限制，对病人的身心健康危害极大，人们迫切需要改进当前的诊疗技技术。而光热治疗技术(Photothermal therapy)便是这些新型治疗手段中的一员。

光热治疗(PTT)是一种新型治疗手段，其原理是光热剂在特定波长的光照下，将光子能量转换成热量通过高热破坏肿瘤细胞，是常规临床癌症治疗(如化疗、放射治疗、手术)的潜在替代治疗方法。

癌细胞的转移是一个多步骤过程，包括原发性肿瘤的迁移和侵袭、循环系统的渗透和存活，以及渗出到远端组织，并在种子器官中建立转移灶^[1]。任何一个步骤的中断都可有效抑制癌症转移。单独光热治疗或组合治疗可以杀死原发性肿瘤中的癌细胞和早期局部转移的癌细胞，抑制细胞迁移和侵袭活动，并根除远处转移部位的癌细胞。鉴于PTT的独特优势，采用以下策略减少多种癌症转移是非常有希望的：

(1)单用PTT直接根除癌细胞：由于近红外激光可以穿透软组织几厘米深度，PTT可以有效地诱导表面组织中原发性肿瘤或淋巴结转移的消融。在近红外激光照射下，PTT可以直接通过高温直接杀死原发性肿瘤部位的癌细胞和淋巴结转移，甚至根除癌症干细胞和肿瘤初始细胞，从而抑制其在远处器官中的进一步转移。另外，由于光热治疗对多种转移相关因子的抑制作用，可以明显抑制癌细胞的迁移和侵袭活性，而不引起明显的细胞死亡。

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