二硫化钼量子点的制备及其在生物成像、药物传输中的应用

来源 :山东第一医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:rjviva
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过渡金属硫化物,尤其是二硫化钼(MoS2),由于其独特的内在特性,近年来受到了研究者的广泛关注。MoS2量子点(MoS2 QDs)作为一种纳米级的MoS2材料,因强的量子限域效应和边界效应使其具有更加丰富的物理化学性能。特别是,MoS2QDs的发光特性使其在生物医学成像领域具有广泛的应用前景。但是,现有的MoS2QDs的制备方法仍不够成熟,存在产量低,尺寸不易控制,有机溶剂难去除,易团聚等问题。因此,探索更加有效的MoS2 QDs制备方法,并在此基础上进一步拓展其应用领域具有十分重要的意义。本论文就MoS2 QDs及聚乙二醇(PEG)功能化的MoS2 QDs(MoS2-PEG)的制备及其荧光性质进行了系统研究。在此基础上,初步探讨了MoS2 QDs和MoS2-PEG在生物成像以及药物传输中的应用。全文主要研究内容分为以下四个部分:1、首先采用三种方法制备MoS2QDs,(分别为:以四硫代钼酸铵为前驱体水热法制备的MoS2 QDs 1,自上而下的溶剂热法制备的MoS2 QDs 2以及以钼酸钠为前驱体一步水热法制备的MoS2 QDs 3。)并对它们的结构、形貌和光学性质进行系统表征。研究结果表明:溶剂热法制备的MoS2 QDs 2尺寸更均一,分布更均匀,而水热法得到的MoS2 QDs 1和MoS2 QDs 3平均尺寸更小且水溶性更好。但MoS2 QDs 1干燥成固体后极不稳定,容易被氧化。三种MoS2 QDs均具有蓝色荧光,且MoS2 QDs 3的荧光强度最高。2、首次直接以MoS2 QDs为药物载体,利用MoS2 QDs与药物分子之间的疏水相互作用负载DOX,构建药物传递系统(MoS2-DOX)。通过细胞毒性实验、细胞成像实验、体外药物释放实验,分别研究了MoS2 QDs 1和MoS2 QDs 2作为药物载体的可行性。研究结果表明:MoS2 QDs 1和MoS2 QDs 2的DOX负载量分别为72.8%和56.7%。两种MoS2-DOX的细胞毒性均低于游离的DOX,且均表现出明显的pH响应性释药行为,即在酸性环境下的DOX释放速率明显高于pH=7.4环境。该载药系统的这一特性使其可在不增加DOX用量的情况下提高治疗效率,同时减少抗癌药物对正常组织的不良反应。对比两种载药体系,以MoS2 QDs 1为载体的载药系统药物释放缓慢,但药物释放量高;而以MoS2 QDs 2为载体的载药系统药物释放迅速,但药物释放量略低一些。3、以MoS2 QDs 3以及氨基封端的PEG为原料,戊二醛作为偶联剂,获得PEG功能化的MoS2 QDs(MoS2-PEG),并对其结构、形貌、化学组成、热稳定性和光学性质进行系统表征。研究结果表明:MoS2-PEG呈规则球状,平均粒径为123.5 nm;其由得MoS2 QDs包覆于PEG基质中构成。MoS2-PEG在pH=4-12范围内荧光性质比较稳定,其量子产率可达3.5%,且其在生理环境下的稳定性明显优于MoS2 QDs 3,更适用于生物医学领域。4、以MoS2-PEG为药物载体,利用分子间相互作用负载DOX,构建药物传递系统(MoS2-PEG-DOX)。通过细胞毒性实验、体外药物释放实验、细胞成像实验,研究了MoS2-PEG作为药物载体的优势及可行性。研究结果表明:MoS2-PEG的毒性明显低于MoS2QDs,当其浓度高达1.5 mg/m L时,U251人脑胶质瘤细胞的存活率仍在82%以上。MoS2-PEG-DOX的药物负载量为71.6%,其细胞毒性低于游离的DOX,且其表现出明显的pH响应性释药行为。当pH为5.0,6.0和7.4时,MoS2-PEG-DOX48 h释药量分别为74.7%,53.9%和19.0%。基于MoS2-PEG和DOX的固有荧光,MoS2-PEG-DOX也可呈现双色成像,以同步揭示MoS2-PEG的细胞内定位和DOX的释放情况。U251人脑胶质瘤细胞经MoS2-PEG-DOX孵育16 h后,释放的DOX进入细胞核,而释药后的MoS2-PEG存在于细胞质中。以上研究结果表明:MoS2-PEG有望作为一种生物相容性和生理稳定性较MoS2QDs更好的pH响应性的荧光药物载体应用于细胞成像和药物传输领域。
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