多功能氧化石墨烯基硫化鉍納米復合材料的設計制備及其生物醫(yī)學功能研究.pdf

1、近年來癌癥診斷與治療引起了人們的關注,在新興的生物醫(yī)用納米材料領域中，具有智能響應和先進功能的納米材料在疾病的診斷和治療方面具有很重要的應用前景，生物醫(yī)用納米材料不僅可以在疾病的前期診斷以及后期疾病發(fā)展過程中提供直接的證據(jù)，而且還可以為藥物遞送、影像介導治療和手術切除等提供實時監(jiān)控。研發(fā)藥物靶向、活體示蹤、藥物治療和預后監(jiān)測等多個功能于一體的多功能納米材料體系刻不容緩。此外，為了提高抗癌藥物的治療功效，將化療與光熱治療結合起來并構建一個

2、近紅外光控載藥系統(tǒng)引起了大家的廣泛關注?；诖?，我們開發(fā)了一種基于聚乙烯吡咯烷酮（PVP）修飾的氧化石墨烯（GO）與硫化鉍（Bi2S3）（命名為 PVP-rGO/Bi2S3）的協(xié)同治療癌癥的新型系統(tǒng)。
　　論文旨在探索具有多種生物醫(yī)學功能的氧化石墨烯基硫化鉍納米復合材料的設計思路和制備方法，并研究其診療一體化應用。首先，考慮到納米材料用于生物應用的要求，研究了簡單快捷且宏量制備多功能氧化石墨烯基硫化鉍納米復合材料的方法。然后，進一

3、步探索了氧化石墨烯基硫化鉍納米復合材料生物學行為和在生物成像診斷、腫瘤治療等方面的應用。本論文的主要研究工作及取得的結果如下：
　　（1）采用簡單的溶劑熱法制備了形貌尺寸均一可控、具有優(yōu)良光熱轉換效率的氧化石墨烯基硫化鉍納米復合材料。利用改進的Hummer's法制備尺寸可控的氧化石墨烯，以五水硝酸鉍為鉍源，硫代乙酰胺為硫源，無水乙醇和乙二醇為溶劑，聚乙烯吡咯烷酮（PVP）為修飾劑，根據(jù)最優(yōu)化配比條件氧化石墨烯：五水合硝酸鉍：硫代乙

4、酰胺：無水乙醇：乙二醇：PVP=5 mL:62.3μg:20.7μg:7 mL:25 mL，利用溶劑熱法，在溫度為100℃，水熱條件下反應2 h制備了PVP修飾的氧化石墨烯硫化鉍復合納米材料（PVP-rGO/Bi2S3）。
　?。?）利用XRD、SEM、TEM、AFM、拉曼等分析技術對 PVP-rGO/Bi2S3納米材料的成分、結構、微觀形貌、元素價態(tài)等進行了表征。表征結果表明，GO納米片具有約100 nm的平均直徑和約1.2 n

5、m的厚度，制備的PVP-rGO/Bi2S3復合材料中，硫化鉍納米粒子均勻分散于單層氧化石墨烯片層表面，平均直徑約為20 nm；PVP-rGO/Bi2S3中硫化鉍的物相組成為斜方晶系的硫化鉍晶體；GO和PVP-rGO/Bi2S3納米復合材料的ID/IG分別為0.90和0.81。
　　（3）探索了多光譜光聲斷層掃描成像（PAT）和計算機斷層掃描(CT)雙模式成像介導的癌癥光熱治療的診療一體化精確納米藥物。研究了PVP修飾的氧化石墨烯基

6、硫化鉍納米復合材料作為PAT和CT造影劑的性能。PAT分析結果表明，通過瘤內注入PVP-rGO/Bi2S3納米復合材料（1 mg/mL）后觀察到顯著增強的PAT信號，而在注射材料前沒有觀察到明顯的信號，這意味著其可以用作PAT造影劑；CT成像分析結果表明，隨著PVP-rGO/Bi2S3納米復合材料的濃度增加HU值線性增加，并且其斜率大約為30.77，這比優(yōu)維顯300（12.64）的高得多；PVP-rGO/Bi2S3納米復合材料腹腔注射入

7、荷瘤鼠后，在0~30 min內清楚地看出CT信號有顯著增強。
　?。?）利用PVP-rGO/Bi2S3作為藥物載體，負載抗腫瘤藥物阿霉素（DOX），得到負載產(chǎn)物 PVP-rGO/Bi2S3@DOX。由熱效應測試結果計算得到PVP-rGO/Bi2S3的光熱轉換效率為47.83％。PVP-rGO/Bi2S3作為藥物載體有效負載DOX,其負載率為500%。在藥物的釋放過程中，整個體系表現(xiàn)出pH和808 nm近紅外光刺激雙響應模式，24