兼有磁造影和光热疗功能的核壳型纳米粒子的制备和应用研究

一些特定结构的纳米材料因为具有很好的生物膜穿透能力和独特的光、电、磁特性，可增强现有诊断和治疗技术的灵敏性和特异性，已逐渐成为癌症诊断和治疗的有力手段。本课题提出利用一类具有很好生物相容性和金属配位能力的交联型聚磷腈作为中间层，将具有磁造影诊断功能的Fe3O4纳米晶簇和光热疗功能的纳米金壳整合在一起，进一步接上肿瘤靶向分子后，获得兼有磁造影诊断功能和光热消融治疗功能的靶向纳米粒子，可望实现肿瘤的早期发现和同步监控治疗，而且该核壳型纳米粒子无放疗和化疗的毒副作用，可为临床工作以及患者提供更好的选择。本项目还将重点研究Fe3O4纳米晶簇的组装包覆机理和可控组装制备技术，纳米金壳的可控生长工艺，核壳型纳米粒子的尺寸、形貌以及表面性能对磁光性能、生物分布和代谢的影响规律等基本科学问题，并在细胞和动物水平评价纳米复合粒子的靶向性能、造影成像和光热疗效果。

将具有不同功能（如造影成像、治疗和靶向功能等）的纳米材料通过纳米杂化和组装的手段整合到一起，在保留各纳米组分本身特性的基础上，通过量子耦合和协同效应实现高性能和多功能，从而设计和制备一系列具有多模成像诊断和多模治疗功能的纳米体系，不仅能高灵敏诊断肿瘤并能同步实施治疗，还能监控治疗的效果，这将为解决临床难题提供新的思路。本项目提出利用一类具有很好生物相容性和金属配位能力的交联型聚磷腈作为中间层，将具有磁造影诊断功能的Fe3O4 纳米晶簇和光热疗功能的纳米金壳整合在一起，进一步接上肿瘤靶向分子后，获得兼有磁造影诊断功能和光热消融治疗功能的靶向纳米粒子，可望实现肿瘤的早期发现和同步监控治疗，而且该核壳型纳米粒子无放疗和化疗的毒副作用，可为临床工作以及患者提供更好的选择。我们系统研究了四氧化三铁单晶和纳米晶簇的可控制备工艺，并研究了四氧化三铁纳米粒子的组装和聚膦腈包覆机理和可控组装制备技术，实现了金、银、金银合金等在聚膦腈表面的可控生长工艺，能够调控四氧化三铁@聚膦腈@贵金属纳米壳的尺寸和核壳的比例。系统研究这些核壳型纳米粒子的磁光性能、以及在细胞水平的造影成像和光热疗效果，基本达到了预期的目标。在本项目的资助下，我们还对项目研究中发现的新现象和新思路进行了深入研究，取得了一些重要成果：例如，为了避免尺寸太大引起的分散不稳定性，我们制备了黄金碳纳米管，具有良好的光热转化特性和生物相容性，可在动物水平实现光热疗；利用聚膦腈的结构特性，我们引入荧光组分制备了具有荧光特性的聚膦腈纳米壳，能用于可视化送药研究。通过该项目的实施，已经培养毕业2名博士和1名硕士，发表SCI论文11篇。