关键词： 诊疗一体化   肿瘤乏氧   纳米技术   核磁共振成像  

摘要： 癌症严重威胁着人类健康。鉴于恶性肿瘤的高风险与高死亡率,科研工作者们致力于开发更精确快速的诊断策略和更高效的治疗方法。随着纳米科技在肿瘤学领域的不断发展,合成制备功能性的纳米材料用于实现肿瘤诊断与治疗的诊疗一体化制剂成为当今的研究热点。然而,肿瘤的乏氧微环境的存在降低了肿瘤治疗的效果,研究表明,解决肿瘤乏氧能使肿瘤治疗事半功倍。在本课题研究中,我们分别构建了两种利用肿瘤内过表达的过氧化氢改善肿瘤乏氧的纳米诊疗剂,用于实现肿瘤的诊疗一体化。本文具体研究如下:1.可改善肿瘤乏氧的聚合物纳米粒子在膀胱癌诊疗一体化中的应用膀胱癌的治疗一般采用手术切除与术后灌注化疗结合的方式,但目前使用的灌注药物敏感性差、效果不明显。本章选用多肽PLZ4修饰的PLGA,包覆SeD-1b以及SPIONs,制备了多功能纳米载药体系PLZ4@SeD,用以进行核磁共振成像引导的膀胱癌术后灌注。我们通过对离体膀胱灌注纳米药物并进行实时核磁共振成像检测,验证了PLZ4@SeD靶向识别膀胱癌细胞的能力以及膀胱内肿瘤区域的核磁共振成像效果。我们通过体外实验探究了PLZ4@SeD对乏氧微环境的缓解程度以及其对肿瘤细胞的杀伤效果。实验结果表明,PLZ4@SeD能够通过Fenton反应催化过氧化氢产生氧气,缓解肿瘤乏氧,并一定程度地增强了纳米载药体系所载药物SeD-1b的抗肿瘤效果。机理研究表明PLZ4@SeD提高了胞内ROS总量,进以诱导肿瘤细胞凋亡。2.级联催化仿生纳米粒子在脑胶质瘤诊疗一体化中的应用光动力疗法是新型的肿瘤治疗方式,肿瘤乏氧影响了光动力疗法的治疗效果。本章我们构建了用光敏剂Ce6修饰的三元掺杂纳米催化体系Ce6-AuCeFe作为诊疗剂,用于核磁成像引导并结合改善乏氧的肿瘤光动力治疗。该纳米诊疗剂是粒径约为30nm的核壳结构纳米球,不但具有核磁共振成像T、T双模成像效果的能力,而且可通过级联反应催化葡萄糖产生过氧化氢产生氧气,还能响应过氧化氢从而显著其增强核磁共振成像能力。我们通过体外细胞实验探究了Ce6-AuCeFe对乏氧环境的改善程度。实验结果发现,Ce6-AuCeFe无暗毒性,改善乏氧效果明显,且能联合光动力治疗抑制肿瘤细胞的增殖。机制研究表明,Ce6-AuCeFe联合660nm激光促进了肿瘤细胞内单线态氧的产生,并以此杀伤肿瘤细胞。综上所述,我们设计、合成了两种可实现肿瘤诊断与治疗一体化的纳米催化剂,为纳米诊疗剂在肿瘤学的临床应用提供了理论依据以及新的思路。

关键词： 新型建材   工业建筑领域   纳米技术   泡沫混凝土   聚乙烯闭孔泡沫板  

摘要： 对工业建筑领域中的新型建筑材料进行分析,对聚乙烯闭孔泡沫板、泡沫混凝土材料、纳米技术在工业建筑领域中的应用现状进行探究,指出新型建材今后的应用需要向着智能化、可再生、复合功能以及环保性等方向发展,为工业建筑领域中新型建材的应用提供参考.

关键词： 纳米技术   社会风险   防控  

摘要： 纳米技术是21世纪最关键的高新技术之一,目前已经被成功运用于环境保护、医学、农业、能源开发等多个领域,潜在经济效益和社会效益巨大。纳米技术的不确定性后果以社会风险的方式在全社会范围内扩散,对于其引发的社会风险问题进行原因和防控对策探讨,可以引导纳米技术更好的发展。本文分五部分展开论述:第一部分介绍了研究目的和意义,从风险、风险社会、技术风险、纳米技术的风险、纳米技术风险防控对策角度展开国内外研究综述。第二部分首先介绍了纳米技术的提出、范围和目前主要应用领域,然后分析了技术风险定义和特点,指出技术的社会化必然导致社会风险产生。第三部分详细介绍纳米技术的不正确使用会造成潜在社会风险,即生态环境风险、生命伦理风险、社会冲突风险、给国际政治与军事关系带来潜在挑战风险。第四部分将纳米技术的社会风险作为一个整体,从技术观念、社会制度、社会监督、纳米技术发展仍处于初级阶段这四个方面进行原因分析。第五部分从树立正确的价值观、改革社会制度、加强对于纳米技术的社会监督力度、进一步完善和发展纳米技术这四个维度着眼进行整体性的防控对策分析。

关键词： DNA   自组装   肿瘤治疗   多模态成像   纳米技术  

摘要： 近年来,恶性肿瘤已经成为了严重威胁人类生命健康的重大公共卫生问题。随着纳米技术和生命科学的不断发展,纳米材料在生物医学领域逐渐展现出巨大的潜在价值。人们利用纳米材料独特的物理化学性质开发了一系列的新型纳米平台用于疾病诊断和肿瘤治疗。但是,纳米材料的潜在生物毒性以及有限的治疗效率限制了其临床应用的进一步发展。而DNA纳米材料由于良好的生物相容性,可编程性和多功能性,为实现精准高效且安全的肿瘤治疗提供了可能。本论文作者通过合理设计,将多种功能单元整合到DNA纳米结构中,制备了一系列可编程的DNA纳米材料。本文设计了基于DNA材料的多功能治疗平台,实现了精准高效的肿瘤治疗,为基于DNA材料的广泛生物医学应用提供了强有力的策略。主要内容如下:第一章,我们先对DNA的结构和性质以及DNA纳米材料的发展进行了综述;然后对基于DNA纳米材料的生物成像和肿瘤治疗应用进行了介绍。第二章,我们构建了可编程的DNA纳米海绵,它可以高效地负载和传递光敏剂,精确地靶向肿瘤,并显著地缓解肿瘤乏氧在光动力治疗(PDT)中的阻碍,从而提高PDT的疗效。该DNA纳米海绵中的核酸适配体能够靶向癌细胞、使得纳米海绵在肿瘤部位富集,G-四链体可以负载光敏剂卟啉、提高DNA纳米海绵对光敏剂的高效负载及递送能力。更重要的是,该DNA纳米组装体可以通过结构中的过氧化氢酶来原位产生氧气以缓解肿瘤的乏氧微环境,或者通过乏氧诱导因子1α(HIF-1α)的反义DNA下调HIF-1α基因的表达来克服PDT耐受性,从而实现增强的PDT。体内外实验结果均表明,我们设计的可编程和通用的DNA纳米结构有着显著肿瘤治疗效果和良好的生物安全性。这一策略所设计的DNA纳米结构为肿瘤的治疗提供了一种有效和安全的方法,为PDT的广泛应用奠定了良好的基础。同时,这项工作也体现了DNA纳米技术在肿瘤治疗领域具有巨大的潜力。第三章,我们构建了一种对不同生物环境响应的智能DNA纳米机器,实现了荧光/光声/光热多模态成像介导的高效联合治疗。实验结果表明,通过在DNA纳米机器中整合多种动态DNA结构,可以让其实现对不同的p H产生不同的响应,即可在特定的生理环境下具备特定的尺寸和功能。我们构建的可编程DNA纳米机器具有高生物相容性?增强的肿瘤渗透性和良好的治疗性能。这种动态组装的DNA纳米结构,将有助于推动基于纳米材料的药物递送体系实现癌症的精准高效治疗应用,具有良好的临床转化前景。

关键词： 纳米技术   生物效应   中国化学会   学术研讨会  

摘要： 会议时间:2020年4月8-10日会议地点:广东省广州市主办方:中国化学会环境化学专业委员会共同主办:广州大学承办方:广州大学大湾区环境研究院会议主题:环境纳米技术与纳米环境过程、纳米生物效应及安全性评价、纳米修饰、表征技术与方法、大气超细颗粒物环境过程与效应、环境纳米技术工程应用探讨。

关键词： 聚丙烯腈   皮芯结构   纳米技术   拉伸强度  

摘要： 聚丙烯腈(PAN)基碳纤维不仅继承了碳材料的固有属性,同时还有纤维的柔软性和可纺性,是高性能复合材料的新型增强体。PAN基碳纤维是通过纺丝、热稳定化和碳化三个阶段制得的,然而皮芯结构非常容易在制备过程中形成并遗传给碳纤维,从而影响碳纤维的最终性能。因此,为了制得高性能的PAN基碳纤维,了解皮芯结构的形成过程、掌握消除皮芯结构的方法是十分有意义的。针对上述问题,本论文主要进行以下内容的研究:(1)PAN基纤维在湿纺过程中的微结构变化通过湿法纺丝,将PAN基共聚物纺成原丝。采用广角X射线衍射光谱(WAXD)小角X射线散射(SAXS)、扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、定量纳米力学性能测试(QNM)等检测技术,系统研究了PAN基纤维在湿纺过程中微结构的变化,详细探讨物理皮芯结构的形成原因及其遗传特性。WAXD和SEM检测结果表明,凝固成型阶段的初生纤维具有均匀的三维微原纤网络结构,结晶度低且无取向。皮部和芯部凝固速度的不同导致物理皮芯结构在湿纺初期阶段就已经形成。随着牵伸力的增长,结晶度和取向度首先在纤维皮部区域增长,然后在芯部区域增长。纤维内部不均匀的力分布导致了物理皮芯结构变得更明显。SAXS和SEM检测结果表明,在凝固成型阶段,不同尺寸的圆孔随机分布在微原纤网络中。孔的形状、体积分数强烈依赖于微原纤网络的致密度。随着微原纤网络的异质性收缩,孔的体积分数减小,形状变得细长,且皮部区域的致密度高于芯部。AFM和QNM检测结果表明,蒸汽牵伸工艺可以改善纤维芯部区域的原纤网络结构,是消除物理皮芯结构、制备匀质PAN基原丝的关键步骤。(2)PAN基纤维在热稳定化过程中的微结构变化通过梯度热稳定化工序,将PAN基原丝制成预氧丝。采用衰减全反射傅里叶变换红外光谱(ATR-IR)、AFM、纳米红外(nano-IR)、WAXD、SEM、X射线能谱仪(EDS)、光学显微镜(OM)以及纳米洛伦兹接触共振(nano-LCR)等检测技术,系统研究了PAN基原丝在热稳定化过程中的微结构变化,详细探讨了化学皮芯结构的形成原因及其遗传特性。ATR-IR、AFM、nano-IR检测结果揭示了特殊官能团在纤维内部的径向分布,分析结果表明氧气在纤维内部的浓度梯度分布导致了化学皮芯结构的形成。在氧气充足的条件下,大量的梯形芳香环在纤维皮部区域形成,主要通过氧引发的脱氢反应发生分子间交联。在缺氧条件下,大量的孤立芳香环在芯部区域形成,分子间交联主要依靠共聚单体的浓度以及共轭多烯结构发生的迪尔斯-阿尔德反应。此外,用SEM和OM观察了皮部和芯部断裂形貌和抛光形貌的不同,为纤维内部的晶体转化提供了证据。进一步地,首次通过nano-LCR测试得到了纤维内部更精确的模量分布,测试结果进一步证实了热稳定过程中发生的分子间交联、晶体结构重排过程及化学皮芯结构的形成过程,(3)稳定化效率对皮芯结构的影响通过调控进料口压力、热稳定温度和时间,制得不同直径、不同热稳定效率的PAN基纤维。采用差示扫描量热仪(DSC)、热重分析仪(TGA)、OM、SEM、密度梯度柱(DGA)、拉曼光谱(Raman)、WAXD以及拉伸试验机等检测技术,详细探讨了纤维直径、热稳定效率对PAN基碳纤维皮芯结构和性能的影响。OM和SEM检测结果表明了预氧丝的皮芯结构会在后续的碳化过程中遗传给碳纤维,进而影响碳纤维的最终性能。细旦化的PAN基原丝更适合高效热稳定化工艺;SEM和Raman检测结果表明提高稳定化效率可降低氧气向纤维内部扩散的速度。在氧气扩散速率较慢的条件下,更容易在纤维面内方向形成连续的共轭层,这有益于PAN基碳纤维拉伸强度的提高;当稳定化效率增加到一定程度时,化学皮芯结构容易出现,这将导致PAN基碳纤维的拉伸强度降低;WAXD和拉伸试验测试结果表明通过调节热稳定化效率不仅可以提高了碳纤维的拉伸强度,也有效解决了高强度碳纤维模量过高的问题。

关键词： 药物递送   纳米技术   自组装   多重刺激响应   按需给药系统  

摘要： 肿瘤是二十一世纪威胁人类健康的重大疾病之一。常规化疗虽然在癌症治疗中取得了一定成功,但生物利用率低、剂量要求高、毒副作用明显、易产生耐药性,实际治疗效果较差。为提高疗效效果、降低毒性,靶向给药系统受到广泛关注和研究。但目前大多载体载药量不高、靶向性不显著、突释严重、半衰期短、功能单一,限制了其在临床的广泛应用,因此需设计新的载药体系并研究其释药机制。本论文合成了聚乙二醇-聚α-羧基-ε-己内酯(mPEG-b-PCCL)两嵌段共聚物,以侧链羧基提高载体对肿瘤微环境的敏感性,复合四氧化三铁纳米颗粒(FeONPs)构建磁性载药系统,再加入其它聚合物以多种方式改变聚合物与FeO NPs的自组装行为,获得系列纳米载药体系,通过核磁共振氢谱(H-NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、傅里叶红外光谱(FTIR)、差示扫描量热法(DSC)、热重分析(TGA)、动态激光散射(DLS)、透射电镜(TEM)、振动样品磁强计(VSM)等表征手段,分析了载体材料的分子结构和分子量,研究了载药体系的自组装行为、物理化学性质及药物释放特性。首先,通过阴离子活化ε-己内酯(CL)合成了α-苄基羧酸己内酯(BCL)单体,以聚乙二醇单甲醚(mPEG)为引发剂开环聚合后脱保护而获得聚乙二醇单甲醚-聚α-羧基-ε-己内酯(mPEG-b-PCCL)两嵌段共聚物。H-NMR与GPC表明mPEG-b-PCCL化学结构可控、产物分子量分布窄。第二,以溶剂挥发法将自制表面为烷基链的FeO NPs与mPEG-b-PCCL复合,得到磁性纳米复合颗粒mPEG-b-PCCL@FeO(PPF)。结果显示,PPF为类球状纳米颗粒,表面电势-1.83mV。载药后,紫杉醇(PTX)可均匀分散于复合颗粒内部,载药量达25.6wt%。与相应胶束相比,初期体外降解速率略微下降,体外药物释放整体速率也下降,表现出明显的外磁场诱导、酸性敏感及微弱的磁控释药特性,药物突释现象得到改善。该体系无明显细胞毒性及体内毒性,载药后对肿瘤有明显抑制作用。第三,通过调整溶剂改变自组装行为,并以溶剂挥发法制备了核壳结构core-shell-mPEG-b-PCCL@FeO(CS-PPF)。较之PPF,CS-PPF粒径有所减小,分布更加均匀,聚合物分子中的羧基侧基更多地朝向水相,表面电势为-26.7±5.6Mv。CS-PPF体外降解初期主要表现为表面降解,中后期逐渐转变为本体降解模式,在中性环境中初始降解速率减慢。携载PTX后,载药量为19.5±1.7 wt%,体外药物突释明显减小。第四,为增强载药体系的pH响应性,将聚乙二醇单甲醚-聚-ε-己内酯(mPEG-b-PCL)与mPEG-b-PCCL共混,再与FeO NPs以自组装方式复合后携载PTX,可获纳米复合物PTX/mPEG-b-PCCL/mPEG-b-PCL@FeO(PTX/B-PPF),PTX/B-PPF粒度均一,磁性颗粒与PTX更易分散其中,PCCL的羧基侧基更易朝向水相使表面电势为-36.8Mv。PTX/B-PPF载药量为16.9±1.9wt%,体外释药结果显示pH响应性明显增强。最后,为构建双药共载的按需释药体系,引入聚乙二醇单甲醚-聚苏氨酸(mPEG-b-PThr)温敏性水凝胶,通过双乳液法制备得到兼有温敏性纳米凝胶和疏水微区的球形纳米复合物mPEG-b-PThr/mPEG-b-PCCL@FeO(NG-PPF),其尺寸较小,分布均一。利用不同区域分别装载亲水性分子牛血清蛋白(BSA)和疏水性分子芘(Pyr),FeO纳米颗粒的磁热效应可引发体系中mPEG-b-PThr纳米凝胶发生相转变,实现复合体系的按需给药。Pyr的载药率为11.6±2.1wt%,BSA的载药率为5.2±0.6wt%。体外药物释放结果显示,在交变磁场作用下,两种药物均表现出明显的按需释放特征,Pyr的pH敏感性高于BSA。综上所述,本论文以mPEG-b-PCCL嵌段共聚物为基础,复合FeO NPs,并与其它功能性共聚物进一步复合构建了系列释药特性可调的药物递送体系。通过控制自组装方式,控制复合颗粒的结构,进而控制和改善释药特性。巧妙地将磁性颗粒的磁热效应与温敏水凝胶材料结合形成按需释药的方式。本论文的研究成果将对肿瘤的精准治疗及个性化治疗提供颇有价值的数据及参考。

关键词： 骨肿瘤   靶向给药   纳米技术  

摘要： 传统化疗的方法对恶性骨肿瘤的治疗,在一定程度上提高了患者的生存率,但是治疗效果不是很理想,还存在许多的局限性,患者死亡率仍然较高。"骨靶向给药"及"纳米技术"的在骨肿瘤治疗中的应用,能够使抗肿瘤药物的具有特异性,增加药物的稳定性,溶解度,是提高骨肿瘤的治疗效率以及减少药物毒副作用的一种潜在的治疗方案。

关键词： 骨肿瘤   靶向给药   阿仑膦酸钠   普朗尼克   多柔比星   胶束   纳米技术  

摘要： 目的:制备普朗尼克-多柔比星/普朗尼克-阿仑膦酸钠的混合胶束,并测定混合胶束的粒径和Zeta电位。方法:将抗骨肿瘤药物多柔比星(Doxorubicin,DOX)与具有两亲性的嵌段共聚物普朗尼克P123(Pluronic123)通过化学键偶联制备偶联物P123-DOX。然后以具有骨靶向性的阿仑膦酸钠(Alendronic,ALD)和具有两亲性的嵌段共聚物P123为原料合成偶联物P123-ALD,并通过1H-NMR图谱对新制备的两种偶联物的结构进行表征。最后以两新制备的偶联物为原材料共同制备P123-DOX/P123-ALD的混合胶束,并通过微粒粒度与表面电位测定仪测定混合胶束的粒径和Zeta电位。结果:通过对新制备偶联物P123-DOX和P123-ALD的1H-NMR图谱观察,可发现偶联物P123-DOX及P123-ALD中酰胺键所产生的峰分别位于8.1-8.2和7.7-7.8处。以微粒粒度与表面电位测定仪测定偶联物P123-DOX、P123-ALD及P123-ALD/P123-DOX纳米粒样品的粒径和Zeta电位。结果显示偶联物P123-DOX、P123-ALD及P123-ALD/P123-DOX的粒径分别为(103.7±2.56)、(123.4±1.91)、(71.3±0.10)nm,均符合胶束的粒径要求。P123-DOX、P123-ALD及P123-ALD/P123-DOX的Zeta电位结果分别为(-29.4±0.67)、(-16.0±0.98)、(-17.3±1.1)mv。结论:DOX和ALD分别与P123通过化学键偶联,成功合成了偶联物P123-DOX和P123-ALD。偶联物P123-DOX和P123-ALD进一步成功制备了混合胶束P123-DOX/P123-ALD。所制备的混合胶束粒径符合纳米级别,可能成为新的肿瘤递药系统。

关键词： 纳米技术   高分子材料   改性  

摘要： 进入21世纪以来,随着人类科技发展的日新月异,纳米技术开始进入人类研究视野,并逐渐成为当下研究热点.纳米粒子本身拥有多种特性,将其引进高分子材料改性工作中,可以不断开发高分子材料的特殊性能并对当前性能进行优化.纳米技术的应用为人类未来科技发展提供了更广阔的应用前景和更多元化的发展方向.基于此,本文对纳米技术在高分子材料性能的改进价值与应用进行探讨,为材料领域的发展提供理论基础.