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多肽分子调控的ZIF-8材料合成及应用认领

作者：

玄甲明

学位授予单位：

中国石油大学(华东)

摘要：

近几十年来,随着纳米技术的快速发展,功能纳米材料受到广泛的关注和研究,科学家们致力于开发性能优越、安全稳定的纳米材料,以满足不同领域的应用需求。目前,基于多孔硅、金属纳米颗粒、氧化石墨烯、水凝胶、多肽自组装体以及金属有机框架材料（Metal Organic Frameworks,MOFs）等热点纳米材料已经有大量的研究报道。其中,MOFs作为多孔固体材料的一个新品种,是近几十年来发展较为迅速的一类纳米材料,这种多孔材料具有比表面积极大、孔径易调控以及表面易修饰等优异特性,因此受到研究人员深入的研究,是一类十分具有应用前景的纳米材料,被广泛应用于气体储存和分离、催化、传感器以及药物载体等相关领域。本论文中,选择类沸石咪唑框架材料（ZIF-8）为研究对象,利用其优势特点,进行药物载体系统的构建,合成一种能够有效治疗癌症的诊疗一体化纳米制剂,主要研究内容如下:1、作为一种孔径可调的多孔纳米材料,有效的调控可以使其MOFs材料获得更高的比表面积和孔容,从而提高材料的吸附和容纳性能。本文中,以ZIF-8为研究对象,以多肽作为调节剂,系统的对ZIF-8进行了形状和粒径的调控,并深入研究了ZIF-8调控后的各种性能以及调控的机理。研究发现,两亲性多肽分子作为一种高效调节剂,通过疏水片段长度的改变可以有效调控ZIF-8的形状和粒径,并且多肽的生物相容性高、功能丰富,更适合用于药物输送研究。因此,将多肽引入ZIF-8合成体系,通过一锅合成的方法在水溶液中合成尺寸均匀、形状不同的纳米晶体颗粒。当多肽浓度为1.0 m M时,I2R4、I4R4、I6R4三种多肽可以分别调控ZIF-8晶体生长成立方体、截头菱形十二面体和菱形十二面体,并且,通过将多肽浓度从0 m M增加到2.0 m M,晶体颗粒尺寸由1.7μm调控到<100 nm。2、诊疗一体化是近年来治疗癌症的研究热潮,为人类攻克癌症带来新的希望。在诊疗一体化中,功能纳米载体材料是整合诊断和治疗为一体的关键,本论文中研究并利用ZIF-8作为构建诊疗纳米平台的载体,对其进行功能化:通过在ZIF-8表面合成二氧化锰,使其具有改善细胞微环境、并通过核磁成像进行诊断的多重功能,然后通过功能纳米材料负载盐酸阿霉素（DOX）以及二氢卟吩e6（Ce6）用于癌症的化疗和光动力治疗（Photodynamic Therapy,PDT）。通过TEM、SEM、XRD、DLS、FTIR以及XPS等技术手段对材料的形貌、粒径以及性质进行表征,并对诊疗一体化制剂的药物释放性能及细胞毒性进行了初步探究。结果表明,功能化纳米颗粒具有尺寸和形状的可控性,尺寸可以由1μm减小至100 nm以下,此外,纳米颗粒呈现出实心、核壳和空心三种不同的结构状态。在药物负载应用中,药物负载率较高,合成的诊疗制剂能够有效杀死癌细胞。本论文成功合成了ZIF-8/MnO2核壳纳米材料,可作为药物载体制备诊疗一体化制剂,在生物医药领域具有极大的发展潜力。

摘要译文

关键词：

多肽; 调控; ZIF-8晶体; 诊疗一体化

学位年度：

2021

学位类型：

硕士

学科专业：

生物工程（专业学位）

导师：

魏志华

中图分类号：

TB383.1;R318.08[生物材料学]

学科分类号：

080501[材料学];080504[高分子材料];083104[生物材料与组织工程];083608[材料生物工程]

D O I：

10.27644/d.cnki.gsydu.2021.001120