检索历史 清除

摘要近红外二区(NIR-Ⅱ，1000-1700nm)荧光成像及NIR-Ⅱ光热治疗已经成为分子成像、化学生物学和材料化学领域一个新兴研究领域。由于在此区域生物组织能够减少光的散射及吸收和可忽略的组织自发荧光，NIR-Ⅱ荧光成像可提供高分辨率、高信噪比和深层组织的活体成像。然而，目前大多数NIR-Ⅱ荧光成像是由808nm激光激发来实现的，与1064nm激光相比，其组织穿透深度略逊一筹。因此，利用1064nm激光激发进行NIR-Ⅱ荧光成像和NIR-Ⅱ光热治疗能够进一步提高成像分辨率、信噪比和提高深部组织肿瘤的治疗效果。本论文合成了方酸聚合物纳米颗粒(PSQPNs)，实现了1064nm激光激发的NIR-Ⅱa精确荧光成像指导下的NIR-Ⅱ光热治疗。此外还以BDT(乙基戊基噻吩苯并二噻吩三丁基锡)为供体，设计合成了三种不同受体的共轭聚合物，探究受体对共轭聚合物的吸收、NIR-Ⅱ荧光的影响。本文的具体研究如下：<br>　　1、方酸聚合物纳米粒子的制备及1064nm激光激发的NIR-Ⅱa(1300-1400 nm)荧光成像指导的光热治疗：以对苯双吡咯(BP)作为电子供体，3,4-二羟基-3-环丁烯-1,2-二酮作为电子受体，以1:1的投料比进行共聚反应，成功合成了方酸聚合物(PSQP)。PSQP在1000nm以上有较强的吸收能力，在1064nm激光激发下，荧光发射能够达到1300nm左右的NIR-Ⅱa区域。为实现PSQP的水溶性将其用于生物成像及光热治疗，我们合成了一种两亲性共聚物POEGMA-PPG-POEGMA，利用纳米沉淀的方法制备了纳米粒子PSQPNs。PSQPNs粒径为86±5nm，在700-1100nm有较强的近红外吸收，在1064nm处的消光系数为18.61Lg-1cm-1；PSQPNs在1064nm激光激发下的光热转换效率能够达到38%，比808nm激光激发下的光热转换效率(15.85%)高出141%以上；在1064nm激光激发下可以产生高强度的NIR-Ⅱa荧光发射信号，最大发射峰在1290nm，且成像深度高达6mm。与808nm激光激发的的NIR-Ⅱ荧光成像相比，在1064nm激光激发下，PSQPNs可将小鼠脑部，腿部，腹部血管的信噪比提高3倍。因此，我们将PSQPNs应用于体外细胞和携带结直肠癌的肿瘤小鼠体内，发现在12h荧光信号能够在肿瘤部位达到最大富集并实现其NIR-Ⅱa荧光成像和NIR-Ⅱ光热治疗。<br>　　2、以BDT为供体的共轭聚合物纳米粒子的制备及其近红外二区荧光成像和光热治疗：以乙基戊基噻吩苯并二噻吩三丁基锡(BDT)为供体，分别以(双溴噻吩基双己氧苯基)-thia-四氮杂环戊二烯(TTQ)、双溴代噻吩基二壬二酮基-二氢双吡咯二酮(DPP)和二溴苯并双噻二唑(BBT)为受体，通过锡溴Stille聚合反应合成了三种窄带隙共轭聚合物BDT-TTQ、BDT-DPP和BDT-BBT。随后，通过自组装的方式，利用Pluronic?F-127作为水溶性外壳将三种聚合物制备成纳米粒子BDT-TTQNPs、BDT-DPPNPs和BDT-BBTNPs。在比较了三种纳米粒子的光物理特性和NIR-Ⅱ成像效果后，我们选取BDT-TTQNPs(吸收在900-1300nm，荧光发射在1200-1350nm)作为1064nm激光激发下的NIR-Ⅱa荧光成像的造影剂。与纯水(升高至33℃)相比，1mgmL-1的BDT-TTQNPs在1064nm激光照射下，温度能够能够升高到62℃，且具有很好的热稳定性，为光热治疗提供了可能性。通过动态光散射(DLS)和透射电子显微镜(TEM)对BDT-TTQNPs的粒径大小和外貌进行的表征，说明该纳米粒子在水溶液中具有很好的分散性。通过细胞MTT实验和共聚焦成像证明了BDT-TTQNPs具有良好的生物相容性。我们还研究了BDT-TTQNPs在生物体内的光热性质、荧光成像以及对肿瘤的消融，结果证明BDT-TTQNPs在NIR-Ⅱa区能实现高质量的荧光成像和对肿瘤的NIR-Ⅱ光热治疗。