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)
开题报告
随着生活节奏、生活压力的增大,癌症在人群中的发病几率也大大增加,日益威胁着人类的生命。于是癌症的治疗也越来越受人关注,成为科学家研究的热点问题。治疗癌症主要有化学治疗,放射治疗,手术切除和中医治疗以及上述几种方法相结合等方法。但这些方法不但副作用大,而且容易复发,或者引起肿瘤转移等,并不能治愈患者。
随着纳米技术的发展与成熟,近年来出现一种新的治疗方法:光热治疗。光热治疗通过吸收光,将光能转化为热能。通过局部升温的方式让肿瘤部位的温度升高(43℃以上为有效治疗温度),使其细胞分子结构发生改变,溶酶体活性增强,在杀死癌细胞的同时,也不伤害正常的细胞,从而在有效治疗的同时,尽可能的降低副作用。其中,近红外光是一种热点光源,其穿透力较强,并且对生物组织无伤害,但穿透力毕竟有限,所以需要应用近红外光热转换材料,来提高其光热转换效率。
上世纪90年代以来,碳纳米管和碳纳米角相继被发现,因其优良的性质备受关注,成为热点的研究内容。碳纳米角直径2-5nm,长度40-50nm,相当于截短后的碳纳米管,但其一端具有独特的锥形结构。它是在1999年由日本NEC公司发明人Sumio Iijima发现的一种新型的碳纳米材料,同碳纳米管一样,它具有电导率高,比表面积大,机械性能好,长径比大等优势。一方面碳纳米角可以携带肽段、蛋白及核酸等生物活性分子进入细胞而不产生毒性,另一方面可以通过吸收近红外光(700-900nm),升温杀死癌细胞。而近红外波段又避开了许多内源性物质(有氧血红蛋白,去氧血红蛋白,水)的主要吸收区,对人体是安全的。此外,相比于碳纳米管,碳纳米角具有很大的优势:碳纳米角的表面由五元环和六元环组成,表面不太均匀,导致其表面反应活性更高;并且碳纳米角合成不需要添加重金属催化剂,使其生物毒性相对较小;再加上碳纳米角比碳纳米管直径长,长度短,内部空间更大,所以能更容易装载和释放药物。
未经修饰的碳纳米角进入体内后,具有强疏水性,难溶于生理体液,通常聚集在细胞、组织、器官中,毒性较大。为了增加碳纳米角的生物相容性和分散性,需要对其进行修饰。修饰的方法有两种,一种是共价键修饰,有高温氧化法、强酸氧化法、高速振动磨自由基氧化法、高速氧化联合过氧化氢氧化法、微波氧化法、光辅助过氧化氢氧化法等。虽然共价键修饰比较牢固,但共价键修饰会破坏碳纳米角功能化位点的sp2结构,从而破坏其电子特性,故另一种方法非共价键修饰越来越受到关注。非共价键修饰通常使用聚合物或者表面活性剂分子中的疏水部分与碳纳米角的输水管壁相互作用进行堆积或缠绕,而亲水部分与分散介质中的水或极性溶剂作用,从而抑制了碳纳米角的团聚,改善其分散性,这样既保持了碳纳米角的原有性质,又能功能性修饰。
于是寻找一种优质的非共价键修饰剂变得越来越重要,目前常用的修饰剂有聚乙二醇类,多聚糖类,表面活性剂,树状大分子等。
PEG是目前的修饰剂中最常用的一种,PEG是无毒的,化学性质稳定,无刺激性,免疫原性低,同时具有较好的水溶性,能够改变碳纳米角的强疏水性,改善其分散性,增加其生物相容性。
壳聚糖毒性低,生物相容性高,同时在体内可降解,但其分子量太大,难溶于水、醇。而其低聚物质壳寡糖(CSO),学名beta;-1,4-寡糖-葡萄糖胺,由壳聚糖解聚制成,具有很好的水溶性。硬脂酸(SA)是一种生物内源性物质,具有良好的生物相容性,是疏水性物质。将壳寡糖分子结构中的氨基与壳聚糖的羧基脱水缩合,疏水性改造壳寡糖,合成具有梳状结构的两亲性物质。
本实验用EDC和NHS作为交联偶合剂,合成SA-CSO聚合物,再用乙醇离心来去除杂质。制得SA-CSO备用。
