超小CuS@BSA纳米粒子的光热效应及其生物相容性研究

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随着纳米材料的发展,更多具备优质理化特性的纳米材料被开发出来,其中局部表面等离子体共振(Local surface plasmon resonance,LSPR)的纳米材料具有优良的光学特性,因而广泛应用于生物医学成像与治疗研究。硫化铜纳米材料就是其中的一种,因为其LSPR峰值落在近红外(Near infrared,NIR)区域,适合深部生物成像和光热治疗。尽管已有许多生物医学应用,但硫化铜的光热效应、生物相容性和毒性尚未得到系统研究。本论文我们合成了包裹在牛血清蛋白(Bovine serum albumin,BSA),CuS@BSA超小型生物相容性硫化铜纳米粒子。对CuS@BSA的物理特征进行了表征,良好的光热转换效率,还有体内外毒性研究等方面做了系统的研究。主要内容如下:1、硫化铜纳米粒子的合成及其表征本文运用水相法合成CuS@BSA纳米粒子,并对其吸收光谱和形貌大小尺寸及其稳定性进行表征,结果表明CuS@BSA纳米粒子的吸收光谱在1060 nm,大小约8 nm,且在72小时的生物稳定性良好,其吸收光谱属于近红外区域,可用于近红外光热治疗,因此我们对CuS@BSA纳米粒子进行光热效应的研究。2、硫化铜纳米粒子的光热效应将合成好的CuS@BSA纳米粒子分别用超纯水稀释成22.5μg/mL、45μg/mL、90μg/mL、180μg/mL,超纯水作为空白对照,用1064 nm激光器照射180秒,红外成像仪观察,结果表明CuS@BSA纳米粒子的光热转换效应非常好,在22.5μg/mL的浓度时照射180秒温度已经能达到46℃,这就已经达到了杀死癌细胞的温度,在浓度为180μg/mL照射180秒时,温度能高达65℃。CuS@BSA纳米粒子光热转换效率高达69.37%,其摩尔消光系数为7.06×109 M-1 cm-1。3、硫化铜纳米粒子的体外生物效应将HeLa细胞与CuS@BSA纳米粒子共孵育24或48小时后,利用MTT和凋亡试剂盒检测CuS@BSA纳米粒子的细胞毒性,实验结果表明:CuS@BSA纳米粒子对HeLa细胞活性的影响,CuS@BSA纳米粒子处理细胞24小时内,浓度从0-45μg/mL,细胞正常增殖,处理时间为48小时后,当CuS@BSA纳米粒子浓度高于45μg/mL时,表现出明显的细胞毒性;此浓度下,CuS@BSA纳米粒子处理细胞48小时后会诱导细胞发生凋亡。4、硫化铜纳米粒子的体内生物效应将5.5 mg/kg的CuS@BSA纳米粒子通过尾静脉方式注射到小鼠体内,PBS溶液作为空白对照组,分别在2小时、6小时、12小时、24小时、30天后对体重趋势,脏器系数,血液指标,脏器光热、ICP-MS等指标探索CuS@BSA纳米粒子进入小鼠体内的分布及其产生的毒性效应。研究发现在2小时、6小时、12小时、24小时、等时间段注射CuS@BSA纳米粒子浓度为5.5 mg/kg时,CuS@BSA纳米粒子纳米粒子主要分布在肝脾肾等脏器中,而30天以后脏器系数、血液指标、ICP-MS等指标与对照组无差异。本文中我们主要合成了一种尺寸约8 nm的CuS@BSA纳米粒子,其具备优良的光热效应,未来在生物医学光热治疗方面具有极大的应用潜力,研究成果对于推进CuS@BSA纳米粒子在生物医学领域的安全应用提供了参考佐证。
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