磁化PEG-PCL纳米胶束研究.ppt

磁化PEG-PCL纳米胶束研究,答辩人：刘春桃,导 师：帅心涛教授,内容概要,致 谢,实 验 总 结,实 验 讨 论,实 验 部 分,背 景 介 绍,恶性肿瘤治疗现状,癌症，也称恶性肿瘤，严重威胁着人们的生命健康，据世界卫生组织（WHO）统计，全世界每年新发病例约1000万，死亡约700万。WHO认为21世纪癌症是人类的“第一杀手”。,恶性肿瘤的治疗方法,常规的用药方式对非癌组织损伤 很大，其毒副作用往往使肿瘤治疗中 断或失败。为提高药物在病灶处的有 效浓度和有效停留时间，同时减少非 癌组织的毒副作用，人们正致力开发 新的药物治疗方式 靶向治疗。,化学药物疗法,外科手术疗法,免疫疗法,放射疗法,载有超顺磁性铁氧化物(SPIO)的聚合物胶束,组成：嵌段共聚物胶束；超顺磁性纳米材料（SPIO）； 靶向分子。,以嵌段共聚物胶束为骨架材料：,胶束粒径（10200nm）适中，长的体内循环时间， 高的稳定性，表面修饰,以超顺磁性铁氧化物（SPIO）为磁性材料：,载有超顺磁性铁氧化物(SPIO)的聚合物胶束优势,无毒，粒径小（20nm），不易引起免疫反应，能安全排 出体外，高的磁导率，具有超顺磁性，亲/疏性自由可调,SPIO、抗癌药物与聚合物胶束通过物理作用包埋：,按需自由调控，对其载体粒径、磁粉含量、化疗 药物含量、释药速率等进行有效设计,PEG-PCL结构:,聚-己内酯（PCL）特点：具有优良的药物透过性、优异的生物可降解性和生物相容性，被美国FDA组织批准在人体内使用。,聚乙二醇-聚己内酯(PEG-PCL),聚乙二醇（PEG）特点：有优异的亲水性、无毒、无免疫原性，最终可通过肾排出，被美国FDA组织批准在人体内使用。,PEG-PCL：材料的亲/疏水性和降解速率可控，能进一步提高 对疏水性抗癌药物和SPIO的负载和控制药物的释放行为。,论文研究内容,磁化PEG-PCL纳米胶束,不同纳米粒径的SPIO的合成与表征,NH2-PEG-PCL的合成与表征,磁化PEG-PCL纳米胶束及其性能研究,本文使用Sun等人发明的方法，高温合成6nm、8nm、10nm、12nm、14nm 和 16nm 的Fe3O4。合成工艺流程如下：,（1）6nm晶种合成,（2）晶种增长过程,实验部分SPIO的合成,注释：Fe(acac)3乙酰丙酮铁 ； 1,2-RCH(OH)CH2OH 1,2-十六二醇 ；RCOOH 油酸 ； RNH2 油胺 。,本实验中，NH2-PEG-PCL的合成，是先通过阴离子开环聚合合成特定分子量的烯丙基聚乙二醇-聚己内酯嵌段共聚物 （Ally-PEG-PCL），再以Ally-PEG-PCL形成的胶束在水溶液中与2-巯基乙胺进行自由基加成反应，合成NH2-PEG-PCL。,合 成 方 案,Ally-PEG-PCL的合成,Ally-PEG-PCL的水相加成,实验部分NH2-PEG-PCL的合成,Scheme 1 Formation of Ally-PEG-PCL,实验部分NH2-PEG-PCL的合成,Scheme 2 Radical Addition of NH2CH2CH2SH to Ally-PEG-PCL,实验部分NH2-PEG-PCL的合成,Figure 1 Formation of SPIO-loaded micelles,装载SPIO的NH2-PEG-PCL的胶束采用挥发法制备,实验部分磁化PEG-PCL纳米胶束制备,Fe3O4纳米尺寸及其分布分析 TEM Fe3O4结构研究 XRD和电子衍射 Fe3O4磁学性能磁滞回线,结果讨论SPIO的表征,Figure 2 TEM images of 6nm (left) and 16nm (right) Fe3O4 nanoparticles,平均粒径为6.7nm,平均粒径为14.1nm,SPIO的表征TEM,Figure 3 X-ray diffraction patterns of Fe3O4 nanoparticle assemblies (in black) & that from the referenced literature (in red),黑色曲线是14nm的Fe3O4粒子聚集体的X射线衍射图，各个衍射峰值与标准的Fe3O4粉末X射线衍射峰值相匹配，也与文献上的图形（红色曲线）接近。该衍射线的宽化主要可能是由微晶尺寸(10-100nm)引起的相干衍射和点阵畸变造成。,SPIO的表征XRD,Table 1 Measured lattice spacing, d(), and standard atomic spacing for Fe3O4 along with their respective hkl indexes from the 2000 JCPDS-International Center for Diffraction Data database.,通过对比，两者各个晶面间距很接近，说明制得的Fe3O4纳米颗粒拥有Fe3O4的晶形结构，并且每一个纳米颗粒都是Fe3O4的单晶，与参考文献一致。,SPIO的表征电子衍射,Figure 4 Hysteresis loops of the 6nm (A) and 16nm (B) Fe3O4 nanoparticles assembly measured at 10K ( a1 & a2 ) and 300K ( b1 & b2 ),A图是6nm 的Fe3O4粒子在10K与300K的磁滞回线，在10K时，有磁滞环出现；在300K时，没有磁滞现象，矫顽力为零。同样，16nm的Fe3O4粒子（B图）在10K有磁滞而在300K没有磁滞现象。室温下，6nm和16nm的Fe3O4粒子同样具有超顺磁性。,SPIO的表征磁滞回线,Figure 5 H NMR spectra of Ally-PEG-PCL,其嵌段组成为 Ally-PEG5k-PCL2k,结果讨论Ally-PEG-PCL 的表征,Table 2 the related GPC data of Ally-PEG-PCL,从中可知，Mn为6050g/mol，Mw为8131g/mol， 基本符合H NMR分析。,结果讨论Ally-PEG-PCL 的表征,烯丙基双键的特征峰值5.97和5.105.32消失，NH2-CH2-的峰值3.22、-CH2-S-CH2-的2.592.78出现，1.751.92是-NH2、-S-CH2-CH2-CH2-O-和杂质水H20的化学位移范围。说明Ally-PEG-PCL的烯丙基与硫醇发生了加成反应，成功地合成了含端氨基的PEG-PCL。其中，NH2-CH2-的峰形较宽，可能是与氨基的质子化有关。,Figure 6 H NMR spectra of NH2-PEG-PCL,结果讨论NH2-PEG-PCL 的表征,通过DLS实验，了解其聚合物胶束对SPIO的包裹情况，以及空白胶束和载有SPIO胶束对温度变化的稳定性。,结果讨论磁化PEG-PCL纳米胶束研究,温度稳定性研究,Figure 7.1 DLS histogram of PEG-PCL polymeric micelles at 37(A) & 65(B),Figure 7.2 DLS histogram of SPIO-loaded polymeric micelles at 37(A) & 65(B),结果讨论磁化PEG-PCL纳米胶束研究,Figure 8 the effect of SPIO loading on the diameter of micelle,结果讨论磁化PEG-PCL纳米胶束研究,结果讨论磁化PEG-PCL纳米胶束研究,磁性研究,A,B,C,D,Figure 9 the magnetism of SPIO-loaded micelles: A. blank micelles; B. SPIO-loaded micelles; C, D SPIO-loaded micelles effected by magnet,实验总结,由Sun等人发明的方法合成的磁性Fe3O4纳米颗粒，粒径可控，分布较为均匀，具有超顺磁性，可作为MRI造影剂。同时，SPIO的合成为磁化PEG-PCL胶束的制备提供了磁性纳米材料。通过实验，初步掌握了控温、除氧除水对磁性Fe3O4纳米颗粒粒径及其分布的影响情况。,加热要均匀，控温要准确且稳定，温度要先升到200并持续一段时间，再升到回流温度反应。,反应体系要除氧除水，并用氮气保护，反应完毕后要在氮气保护下冷却到室温再进行提纯操作，防止产品被氧化 。,在制备和提纯中，表面活性剂油酸和油胺的使用是必须的，对于SPIO的形成和稳定性有很大影响 。,在SPIO的晶种增长制备中，体系的正己烷要通过氮气鼓泡赶走，否则体系的温度难以升高到回流温度。,实验总结,合成的Ally-PEG-PCL和NH2-PEG-PCL，其结构的准确性已通过1HMNR和GPC证实。NH2-PEG-PCL的合成为磁化胶束的制备提供了骨架材料，并为以后实现双靶向作好准备。,疏水性的超顺磁性Fe3O4纳米颗粒能被有效包裹于NH2-PEG-PCL纳米胶束