基于稀土杂多化合物的诊断治疗材料的合成与性质研究

Recently, theranostics, which is the combination of therapy and diagnosis, has become one of the popular topics in cancer research. As a kind of important diagnostic materials in theranostics, luminescent materials play a key role in the biomedical field. Lanthanide-polyoxometalates have attracted worldwide attention because of their fine luminescent properties and unique structure. In this project, luminescent lanthanide-polyoxometalates will be assembled on the therapeutic material with temperature sensitive or pH-response properties, and the nanomaterials for theranostics with luminescence and therapy properties will obtained. We will investigate the effect of the change of temperature or pH on the drug release and luminescence of lanthanide-polyoxometalates. The monitoring treatment effects on cancer cells will be studied. The luminescence，stability and toxicity of lanthanide-polyoxometalates in cells will be investigated. The research in nanomaterials of lanthanide-polyoxometalates for theranostics will be used for the design and synthesis of other nanomaterials for theranostics to solve the cancer problems, and promote the development of lanthanide materials in biomedical field.

诊断治疗学把诊断和治疗有机结合起来,近年来成为了癌症治疗研究的热门之一。荧光材料作为诊断治疗中重要的诊断材料, 在生物医学研究领域里发挥着重要的作用。而稀土杂多化合物具有独特结构以及良好荧光性能，已成为稀土荧光材料领域的研究热点。本项目中，我们将把发光稀土杂多化合物组装到具有温敏性或者pH响应的治疗材料上，制备出既有荧光特性又有刺激响应治疗作用的诊断治疗材料。系统研究温度变化以及酸碱性变化对药物释放的影响，以及它们对稀土杂多化合物材料荧光性质的影响。深入了解该诊断治疗材料对癌细胞的诊断与治疗效果，揭示稀土杂多化合物在细胞内的荧光特性、稳定性与安全性。稀土杂多化合物诊断治疗材料的性质研究将有利于设计与制备其它的稀土诊断治疗材料，为治疗癌症疾病奠定坚实的基础，推动稀土杂多化合物材料在医学上的应用与发展。

杂多化合物是一类具有良好结构的多金属氧酸盐，由于具有电子和结构的多样性，它们被广泛的应用于有机/无机杂化材料的制备上。在众多的杂多化合物中，稀土杂多化合物由于具有窄带发射、寿命长、色纯高、效率高的特点而受到格外的关注。此外，稀土杂多化合物还具有良好的水溶性以及生物可容性。因此，稀土杂多化合物具有很大的医学应用潜力。近年来，智能刺激响应纳米材料广受关注，因为这些材料面对外界的刺激，性质和结构可发生较大的变化。这种刺激响应特点可以广泛应用于生物医学领域。而温度和pH值作为两个重要的技术指标，不仅可以容易控制而且涉及人体各种生物活动中。通常，癌细胞比正常细胞具有更低的pH值以及更高的温度，因此，具有pH/温度双敏性的智能纳米材料可以应用于抗癌药物的可控释放。将发光的稀土杂多化合物与pH/温度双敏性的智能纳米相结合，研究它们的荧光性质，在医学上具有较重要的研究意义。.在本研究中，我们制备了多种基于pH/温度双敏性聚合物（如：PNIPAM/CS, PNIPAM/MAA, P (NIPAM-co-DMAEMA), P (DEA-co-MAA)等等）以及稀土杂多化合物的智能复合药物载体材料。在材料制备中，我们先合成了多种纳米介孔二氧化硅，将多种有机物修饰过的pH/温度双敏性聚合物嫁接在介孔二氧化硅外层，最后再嫁接上带荧光的稀土杂多化合物。用 IR, UV-vis, SEM, TEM, TGA, BET, DLS 以及荧光光谱等测试手段对复合材料进行了表征。研究表明该复合载体材料具有良好的红色荧光性能以及pH/温度双敏感特性，同时该材料能有效地负载以及释放抗癌药物DOX。智能材料的抗癌药物释放是pH/温度敏感的，较高的温度以及低的pH值可以大大地加速抗癌药物的释放。体外细胞毒性测试表明合成的复合载体材料对细胞毒性很小，具有良好的生物可容性。而负载抗癌药物后，对HeLa细胞具有明显的抑制作用。荧光光谱研究表明该复合材料在不同的pH下以及不同温度时具有良好的红色荧光特性，发光的稀土杂多化合物可潜在地应用于追踪药物释放。