基于量子点的还原敏感型载药系统文献综述

 2023-01-28 23:01:17

开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)

拟研究或解决的问题

为提高载药系统的安全性和运载效率,更有效地控制药物的释放时机,同时更方便给药后的体外监测,我们拟设计一种基于量子点的还原敏感型载药系统。其思路是用牛血清白蛋白包被量子点,同时用二硫键将药物(DOX)连接于牛血清白蛋白上,利用二硫键在细胞内还原性环境中易于断裂而在胞外稳定的特性,药物在进入细胞后才释放。而在构建载药系统时,用两种不同的荧光标记物质分别标记量子点和药物,这样就能够更准确地进行动态监测。同时用牛血清白蛋白包被后的量子点毒性显著降低。

研究手段

将抗肿瘤药物(如多柔比星)包囊在MS的孔中并用帽化剂将微孔密封,而药物通过二硫键与MS连接;用牛血清白蛋白修饰量子点,附于MS内。用SERS作为药物传递系统的标记信号,用荧光作为药物分子的标记信号,从而排除两种信号间的相互干扰。

概述

随着对化学疗效越来越高的要求以及纳米技术的迅速发展,纳米材料已经在多功能载药系统中发挥重要作用。设计这种纳米材料的目的是为了实现靶向或可控药物传送,从而实现肿瘤部位的药物积累并减少副作用。相关材料包括毫微粒,多聚体,微脂粒,硅质中孔材料等。其中,硅质中孔材料(MS)由于其中孔结构、高表面积、易于表面修饰和良好的生物适应性等特性,而成为最引人关注的候选材料[1]。另外,MS巨大的孔隙空间能够使相当可观的药物分子附着在每个粒子中。通常情况下,纳米材料被靶向肿瘤细胞吸收后,被包裹的药物就会被释放出来。然而,当药物仅仅被物理地吸附在纳米材料上,就会在细胞外释放,或过早释放。这也是纳米载体的典型缺陷。因此,人们设计出了多种策略来实现需求或刺激响应型药物释放机制。典型的刺激包括温度,光照,PH改变,酶促反映以及细胞氧化还原环境[2]。由于细胞内外氧化还原梯度的存在,二硫键在胞外能够保持稳定,而在胞内则会迅速断裂,这使得含有二硫化物能够被应用到可控的胞内给药中[3]。最近,有不少关于基于二硫键与纳米材料的载药系统的报道。大体方法是将抗肿瘤药物(如多柔比星)包囊在MS的孔中并用帽化剂将微孔密封,而药物是通过二硫键与MS连接的[4]。活细胞吸收纳米载体后,二硫键断裂,帽化剂被移除,从而触发了药物的释放。这一策略很有趣,但需要小心的认真设计帽化剂。因此,我们需要一种更为简单且能达到同样药物传递效果的方法。

当检验这些药物传递系统的治疗效果时,如果能够有一个代表纳米载体位置的可检测的信号,就会方便很多。荧光标记技术,以其可快速读出和操作简便等优点,而被广泛应用。其原理是在纳米载体上嵌入有机染料来示踪。然而,药物传递系统的荧光标记示踪法也有一定的问题,尤其是当药物分子本身也用荧光示踪时。例如,药物传递系统的荧光可能与药物分子的荧光重叠,因而会影响药物传递系统的精确示踪。尽管这种光谱重叠可以通过选取合适的有机燃料来避免,但荧光较宽的发射带决定了不可能有太多选择。如果药物传递系统与药物分子能够有不同的信号来监控,那么上述问题将得到很好地解决。新近建立的表面增强拉曼散射(SERS)技术就是一个很好的选择,因为它具有一种可分辨的较窄的谱带,能为被分析物提供特定的指纹光谱[5]。因此,用SERS作为药物传递系统的标记信号,用荧光作为药物分子的标记信号,就可以排除两种信号间的相互干扰。为增强SERS技术的总体效果,找到一种有效的增强底物是关键。通常,在构建SERS活性纳米复合材料时,金属纳米粒可就作为这种SERS底物。因此,在药物传递系统中包入金属纳米粒,就可构建能用SERS追踪的纳米载体。

现在,人们开发出了一种既可用SERS追踪,又具有刺激响应特性的纳米运载系统。这一系统具有核心外壳结构,其内部具有Au@Ag纳米棒,可用SERS检测,而外部则是MS,用作包裹药物。那么药物如何与载体连接呢?一种简单而有效的方法是将抗肿瘤药物多柔比星通过二硫键直接与纳米载体连接。当其进入细胞内是,由于氧化还原作用,二硫键断裂,从而使药物在细胞内释放。而由于胞外是氧化性环境,因此药物进入细胞之前将被很好的保存在载体中,从而避免胞外释放[6]。

叶酸被认为是各种癌细胞的标记物,如卵巢癌,前列腺癌和乳腺癌,尤其是上皮癌细胞,因为其细胞膜上的FR与正常组织相比过量表达。叶酸被连接在各种药物上,以便于癌症的检查和治疗,如叶酸标定的无线成像试剂,叶酸标定的PET成像试剂,叶酸标定的核磁共振对比试剂,以及针对FR阳性癌症诊断的叶酸标定的荧光试剂等[7]。为了用光学方法检测癌细胞,我们需要荧光染料,并且这种染料需要具有宽吸收,窄辐射,高荧光量子产率和对光稳定等特点。然而大多数荧光染料并不能同时达到上述要求,因为,几乎所有荧光染料,都易光漂白,这对于癌细胞的动态荧光检测很不利。

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