pH敏感/上转换发光多功能纳米药物载体的构建及其释药性能

Multifunctional nanocomposite has promising applications in biomedical fields and attracted much attention in recent years. Luminescent and pH-responsive multifunctional carriers not only can transport the drugs to targeted site, but also can track and monitor the drug release process. However, how to construct a luminescent and pH-responsive multifunctional drug carrier by a facile method is still a task. In this project, up-conversion luminescent Ln2O3:Yb/Er@mSiO2 (Ln=Y,Gd) nanocomposite will be prepared firstly via a directed sol-gel method, then the pH-responsive poly (4-vinyl pyridine)(PVP) will be grafted on the surface of Ln2O3:Yb/Er@mSiO2 by graft-to strategy to obtain the resultant multifunctional material Ln2O3:Yb/Er@mSiO2@PVP. The factors which influence the pore structures and luminescent properties of Ln2O3:Yb/Er@mSiO2@PVP will be investigated in detail. In addition, the impacts of chains length, and the content of polymer in the composite on the targeted release properties will also be discussed. This project will be expected to provide a theoretical guidance on design of multifunctional drug carriers.

集靶向、成像和治疗于一体的新型多功能纳米药物输送体系，在生物医学领域具有广阔的应用前景和重要的研究意义。具有pH敏感性能和荧光特性的多功能药物载体不仅能响应pH信号的刺激将药物定向输送到病灶部位，而且可通过载体本身的发光特性来跟踪、监测药物释放。但如何简便地合成高性能pH敏感/荧光多功能纳米药物载体仍然是一个挑战。本项目拟采用溶胶−凝胶法一步合成上转换发光有序介孔二氧化硅纳米复合材料Ln2O3:Yb/Er@mSiO2 (Ln=Y,Gd)，然后将具有门控效应的pH敏感高分子聚(4-乙烯基吡啶)(PVP)嫁接到复合材料的孔口和外表面，构建一种具有pH敏感和上转换发光性能的多功能纳米药物输送体系。系统研究影响纳米复合材料孔结构和发光性能的因素，探讨载体表面PVP的含量、链长度等对载体靶向释药性能的影响，揭示药物释放机理。该研究有望为多功能纳米药物载体的设计及在肿瘤靶向治疗中的应用提供理论指导。

具有荧光成像和pH敏感性能的多孔纳米药物载体在疾病的治疗和诊断中具有重要的研究意义。上转换发光纳米材料具有较强的组织穿透能力、狭窄的发射光谱和稳定的光化学发光特性，在生物医学领域具有诱人的应用前景。另一方面，基于肿瘤组织具有较低的pH (4.0~6.5) 特性，可设计一种具有pH敏感靶向给药的智能药物控制释放体系。鉴于以上考虑，设计并构建一种具有pH敏感给药和上转换发光性能的多孔纳米药物载体具有重要的研究意义。项目主要围绕pH敏感/上转换发光多孔纳米复合材料的构建、性能表征和药物释放性能进行了研究。探讨了影响复合材料的形貌、孔结构和靶向释药性能的因素。结果表明，以上转换发光纳米材料NaYF4:Yb,Er为核，可将多孔二氧化硅包覆均匀的包覆到NaYF4:Yb,Er纳米球表面，然后用亲水性pH敏感高分子聚丙烯酸（PAA）对多孔二氧化硅的表面进行修饰，得到一种具有核-壳结构的pH敏感/上转换发光多孔纳米复合材料。以该材料为载体，研究了其对阿霉素的体外模拟释药行为。结果表明，DOX在载体上的释放行为表现出明显的pH依赖性。在pH 2.0时，药物释放速度缓慢，DOX的累积释放仅约18.3％。相反，在pH 7.4下，在同一时间段出现暴释和大量的DOX（〜83.4％）释放。此外，利用复合材料的上转换荧光发射强度与药物释放之间的变化关系，可用于监测药物的释放。此外，我们还合成了具有pH敏感释药性能的多孔ZnO纳米球和聚丙烯酸修饰的多孔二氧化硅纳米复合材料PAA/SBA-15，并对材料的形貌、孔结构和药物释放性能进行了研究。结果表明，所制备的ZnO纳米球具有有序的孔结构和介孔孔道，可有效负载药物分子DOX，并且能够实现对DOX的pH敏感控制释放。通过在SBA-15介孔表面选择性修饰pH敏感高分子聚丙烯酸（PAA），实现了PAA对SBA-15孔口的“开-关”。该研究有望为多功能纳米药物载体的研制和应用提供理论依据和参考。