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常用材料:光热治疗法

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:对于光热治疗法来说,最重要的是寻找一种生物相容性良好,并且具有较高光热转换效率和一定肿瘤靶向性的材料。另外,其他一些纳米颗粒,比如锗纳米晶[13]、钯蓝等,也在肿瘤的光热治疗方面展示出较大的应用潜力。在药物递送、基因递送、光热治疗、生物传感、生物成像、组织工程以及抗菌材料等众多生物医学相关领域,石墨烯基材料都展示出了非常好的应用前景。本章也主要综述利用氧化石墨烯进行肿瘤光热治疗的研究现状。

常用材料:光热治疗法

对于光热治疗法来说,最重要的是寻找一种生物相容性良好,并且具有较高光热转换效率和一定肿瘤靶向性的材料。目前常见的PTT材料主要有四类:金纳米材料、其他无机纳米材料、有机纳米颗粒及碳纳米材料。

(1)金纳米材料

金纳米材料可以通过表面等离激元共振现象实现非常高效的光热转化[7-9]。金纳米材料包括纳米颗粒、纳米棒等,它们的光学性质主要受材料尺寸和形状控制,通过调节其形状、尺寸,金纳米材料的等离子共振吸收峰的峰位可以被调至近红外区域,从而用于肿瘤的光热治疗。

(2)其他无机纳米材料

最近几年,多种在近红外光区域具有良好光吸收能力的无机纳米材料被制备出来,在经过适当的表面改性后,实现了肿瘤的有效光热处理[10]。举例来说,有研究者发现过渡金属硫化物二维原子晶体在近红外光区具有很强的光吸收能力,这些过渡金属硫化物二维原子晶体经表面修饰后可用于光热治疗[11,12]。另外,其他一些纳米颗粒,比如锗纳米晶[13]、钯蓝等,也在肿瘤的光热治疗方面展示出较大的应用潜力。

(3)有机纳米颗粒(www.xing528.com)

有机纳米颗粒光热治疗材料一般是指在近红外区有光学吸收的一些有机染料,如吲哚菁绿(Indocyanine Green,ICG)以及一些导电聚合物等。最早使用的ICG会非特异性地吸附蛋白质[14],但其在水中的溶解性较差,高浓度时会发生自聚集。Zheng等使用磷脂聚乙二醇来修饰ICG,改善了ICG在水中的溶解性,实现了对肿瘤细胞的光热治疗[15]

(4)碳纳米材料

在碳纳米材料的大家族中,碳纳米管石墨烯材料在近红外区有较强的光吸收,在体内和体外光热治疗方面,显示了较大的应用潜力。用各种各样的靶向肽或抗体修饰的碳纳米管已经被成功地应用于光热治疗领域[16]。自从2004年石墨烯被发现以来,石墨烯及其衍生物因其独特的理化特性而受到广泛的关注。在药物递送、基因递送、光热治疗、生物传感、生物成像、组织工程以及抗菌材料等众多生物医学相关领域,石墨烯基材料都展示出了非常好的应用前景。石墨烯具有较高的光热转换效率,特别是在近红外区域,这主要是因为近红外光或者声子可以通过强迫共振过程与石墨烯产生强烈相互作用,这些相互作用增加了石墨烯片的无序程度,将动能转化为热能。同时,研究者发现,经过一定表面修饰的纳米石墨烯在实验条件下不会对实验动物产生明显的毒副作用,并且随着时间的推移,可以逐渐地通过肝脏代谢排出体外,从而说明经一定修饰的石墨烯具有良好的生物相容性,进一步推动了它在生物医学领域的发展[17,18]

石墨烯在近红外区良好的光热转换能力被广泛地用于肿瘤的光热治疗研究。石墨烯基材料,包括氧化石墨烯(GO)、还原氧化石墨烯(rGO)、氧化石墨烯-纳米颗粒复合物等,这些石墨烯基材料在肿瘤光热治疗方面也显示了显著的功效,这主要得益于石墨烯基材料拥有较大的比表面积,在近红外区有很好的吸收,并且拥有足够多的官能团以进行表面修饰。

GO具有特殊的理化和生物特性,它携带的含氧官能团使得它在水溶液中有更好的分散性。此外,GO的细胞毒性较低,生产成本不高,被认为是理想的高生物相容性材料。本章也主要综述利用氧化石墨烯进行肿瘤光热治疗的研究现状。

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