应用
金属材料在实际使用过程中,容易受到环境中的水、氧气、氯离子等腐蚀性介质的作用而发生腐蚀。目前,涂层是保护金属材料免受腐蚀的一种操作简单、高性价比的技术手段。然而,涂料中含有的挥发性溶剂在固化过程中不可避免地会使涂层产生一些微孔和微裂纹,这些缺陷会导致腐蚀性介质渗透到涂层/金属界面的速率加快,导致涂层防腐蚀性能的降低。在涂料中添加二维片层材料,是提升涂层阻隔性能的有效策略。近年来,具有优异化学稳定性、高抗渗透性和高径厚比的氮化硼（Boron nitride,BN）成为了相关研究的热点,在提升防腐蚀涂层阻隔能力方面展现出较大的发展潜力和应用前景。 本文针对氮化硼在防腐蚀涂料中的应用需要,围绕氮化硼在涂料中的分散性和界面相容性等技术难题,采用两步法制备了十八烷基胺（Octadecylamine,ODA）接枝聚单宁酸（Poly tannic acid,PTA）改性的氮化硼（BN@PTA-ODA）及其改性环氧（Epoxy,EP）防腐蚀涂料,有效解决了氮化硼在环氧防腐蚀涂料中的分散性问题,改善了氮化硼与环氧树脂基体的界面相容性,实现了氮化硼改性环氧涂料防腐蚀性能的提升。本文的主要研究内容和研究结果如下: 1.为了给本文的研究提供技术输入和参照对比涂料,采用未改性的氮化硼作为填料制备了氮化硼/环氧防腐蚀涂层（BN/EP）,对BN/EP的性能进行了测试,试验结果表明:BN/EP涂层的抗冲击性能和附着力随着氮化硼添加量的增大呈现出先上升后下降的趋势,当氮化硼添加量为0.5wt%时,BN/EP涂层的附着力相比纯EP提升了0.5 MPa,抗冲击性能提升了15 kg·cm,提升幅度最大;在3.5 wt%Na Cl溶液中浸泡180天后,|Z|0.01Hz值为5.67×10～6Ω·cm2,比纯EP提升了一个数量级。 2.在不同NaOH浓度条件下制备了聚单宁酸包覆的氮化硼（BN@PTA）,以及接枝十八烷基胺的BN@PTA-ODA。对BN@PTA-ODA进行了表征和性能测试,结果表明:在6 g/L的NaOH水溶液工艺条件下是制备BN@PTA-ODA的最佳工艺条件。沉降性测试结果表明:BN@PTA-ODA在二甲苯溶液中分散24 h后保持了良好的分散;相应复合涂层的SEM结果表明:1.0 wt%的BN@PTA-ODA能在涂层中均匀分散,说明接枝十八烷基胺后的氮化硼片层分散性得到提升。BN@PTA-ODA片层的TEM和EDS测试结果表明:接枝十八烷基胺的聚单宁酸包覆层在氮化硼片层表面分布均匀;粉末接触角测试结果表明:相比于未改性的氮化硼,接枝改性后的BN@PTA-ODA的粉末接触角增大了约45°,说明接枝十八烷基胺后的氮化硼片层疏水性能得到了提升。 3.采用聚单宁酸接枝改性后的氮化硼作为填料制备了改性氮化硼/环氧防腐蚀涂料,利用抗冲击、附着力、中性盐雾和电化学阻抗谱等试验手段对改性氮化硼/环氧涂层的附着力、抗冲击等物理性能和防腐蚀性能进行了评价,结果表明:0.5 wt%BN@PTA-ODA/EP涂层的抗冲击性能相比纯EP提升了20 kg·cm,附着力提升了0.9 MPa,说明聚单宁酸接枝十八烷基胺后的氮化硼片层与环氧涂料的界面相容性得到提升。涂层接触角测试结果表明:1.5 wt%添加量的BN@PTA-ODA/EP相比BN/EP的涂层接触角得到提升,说明接枝十八烷基胺后的氮化硼片层可以提升涂层的疏水性能。电化学阻抗测试结果表明:0.5 wt%BN@PTA-ODA/EP涂层经过180天3.5 wt%Na Cl溶液浸泡后,|Z|0.01 Hz比0.5 wt%BN/EP涂层高一个数量级,比纯EP涂层高两个数量级。中性盐雾试验结果表明:在5.0 wt%中性盐雾试验中暴露720 h后,0.5 wt%BN@PTA-ODA/EP涂层在划痕周围出现腐蚀产物最少,表现出更好防腐蚀性能。 ...
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研究背景与目的 免疫检查点阻断疗法（ICIs）通过阻断肿瘤表面抑制性受体与淋巴细胞表面的配体结合,阻断肿瘤细胞的免疫逃逸,激活淋巴细胞发挥抗肿瘤作用。该疗法在黑色素瘤、肺癌等癌症的治疗中已经显示出持久的抗肿瘤效果,但是在结直肠癌（CRC）中的治疗效果并不理想,将免疫检查点阻断疗法与别的治疗方法联用为提高结直肠癌患者的生存率带来新的希望。PI3K/AKT/mTOR信号通路调控肿瘤细胞的分裂、增殖,参与新陈代谢、肿瘤血管生成等过程。PI3K通路的异常激活发生在大多数实体瘤中,PIK3CA突变型结直肠癌患者复发风险高,预后不良,生存期较差。使用PI3K通路靶向抑制剂（PI3Ki）能将患者的复发率由30%降低到10%。将PI3K通路靶向抑制剂与免疫疗法联用的临床试验正在开展中,但由于PI3Ki对淋巴细胞的毒性作用为二者的联用提出了一定的挑战。因此利用纳米载药系统将PI3Ki靶向输送到肿瘤细胞内部,规避PI3Ki对淋巴细胞的毒性对实现靶向治疗与免疫检查点阻断疗法协同治疗结直肠癌具有重要意义。 实验方法与结果 1、PI3K/mTORi抑制肿瘤细胞生长的同时也会通过影响淋巴细胞PI3K/AKT/mTOR通路抑制淋巴细胞的增殖 PI3K/mTORi在用于肿瘤治疗时也会抑制淋巴细胞的正常增殖,影响免疫系统发挥正常的功能。本实验中,我们用不同浓度（0、0.0001、0.001、0.01、0.1、1μM）的PI3K/mTORi（BEZ235）处理结直肠癌细胞（CT26、MC38、HCT116）和淋巴细胞（EL4、Jurkat）72 h后,通过MTT检测药物对它们生长的影响。结果显示,BEZ235对肿瘤细胞的半数抑制浓度(IC50)在0.1μM左右,而淋巴细胞的IC50在0.01μM左右,说明淋巴细胞对BEZ235更为敏感。与此同时,我们还利用CFSE染色小鼠脾淋巴细胞,利用流式细胞仪检测CD8+T细胞的增殖情况,结果显示,BEZ235能明显抑制淋巴细胞的增殖能力,且随着药物浓度上升,淋巴细胞几乎失去了分裂增殖的能力。为了进一步验证BEZ235抑制肿瘤细胞和淋巴细胞生长的机制,我们通过免疫印迹法分析了不同浓度（0、0.0001、0.001、0.01、0.1、1μM）的BEZ235处理结直肠癌细胞（CT26、MC38、HCT116）和淋巴细胞（EL4、Jurkat）3 h后,对PI3K通路下游蛋白AKT、S6和4EBP1以及mTOR激酶磷酸化的影响。结果显示BEZ235在0.1μM时显著抑制肿瘤细胞和淋巴细胞AKT、S6、4EBP1以及mTOR蛋白的磷酸化水平。 2、构建pH可控、靶向肿瘤细胞的载PI3K/mTORi介孔二氧化硅纳米颗粒 为了规避BEZ235对淋巴细胞的毒性,我们设计了一种pH响应的能靶向肿瘤细胞的介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNP-PAA-PEG-iRGD）。聚丙烯酸（PAA）是一类亲水性的聚合物,能够响应pH的变化,作为封堵“阀门”使药物装载在纳米颗粒孔道内,在肿瘤酸性环境中释放出来。聚乙二醇（mPEG）具有良好的生物相容性,常用于修饰纳米颗粒,使纳米颗粒在机体内不被巨噬细胞等清除。iRGD是肿瘤血管靶向肽,修饰在纳米颗粒表面使纳米颗粒能够更好地靶向肿瘤细胞。MSNP-PAA-PEG-iRGD的具体合成方法如下:首先利用溶胶凝胶法合成了模板化的介孔二氧化硅纳米颗粒（MSNP）;然后将BEZ235/FITC装载在MSNP孔道内,利用MSNP-NH2表面的氨基在水溶液中电离与聚丙烯酸（PAA）上的羧基发生静电吸附反应,将PAA修饰在MSNP-NH2表面,封堵孔道,合成MSNP-PAA;最后,利用酰化反应将氨基化的聚乙二醇（NH2-mPEG）和iRGD偶联在MSNP-PAA表面,合成MSNP-PAA-PEG-iRGD。同时,我们在合成过程中通过激光粒度分析仪（DLS）检测纳米颗粒的粒径,通过扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）监测纳米颗粒的内外部结构,通过氮气吸附脱附仪检测纳米颗粒的孔径大小,通过傅里叶红外光谱仪（FTIR）对纳米颗粒表面聚合物进行表征。3、MSNP-PAA-PEG-iRGD的体内外生物分布 为了研究MSNP-PAA-PEG-iRGD特异性靶向肿瘤细胞的功能,我们将载FITC的MSNP-PAA-PEG-iRGD（MSNP-FITC）与肿瘤细胞（CT26、MC38、HCT116）和淋巴细胞（EL4、Jurkat）共孵育,利用流式细胞仪和共聚焦显微镜观察MSNP-FITC在细胞内的分布情况。给小鼠静脉注射MSNP-FITC,动物活体成像仪观察MSNP-FITC在小鼠体内分布情况。结果显示,纳米颗粒在体外能特异性靶向肿瘤细胞,在体内也能在肿瘤部位聚集,说明我们合成的纳米颗粒具有良好的肿瘤靶向性。 4、MSNP-BEZ235在体外保护淋巴细胞的增殖 为了研究载BEZ235的MSNP-PAA-PEG-iRGD（MSNP-BEZ235）在体外对肿瘤细胞和淋巴细胞生物活性的影响,我们通过MTT检测了MSNP-BEZ235对肿瘤细胞和淋巴细胞生长的影响,用免疫印迹法检测了MSNP-BEZ235对肿瘤细胞和淋巴细胞PI3K/AKT/mTOR通路的影响,用CFSE检测了MSNP-BEZ235对小鼠脾淋巴细胞增殖和功能的影响。结果显示MSNP-BEZ235在体外能通过抑制肿瘤细胞PI3K通路下游蛋白AKT、S6、4EBP1和mTOR的磷酸化水平抑制肿瘤细胞的生长,其抑制效果同游离BEZ235相当。对于淋巴细胞,在同样的药物浓度下,MSNP-BEZ235能明显缓解游离BEZ235对淋巴细胞的毒性,保护淋巴细胞的增殖。 5、MSNP-BEZ235联合Anti-PD-1抑制肿瘤生长同时促进肿瘤微环境中的免疫浸润 为了进一步评估MSNP-BEZ235在体内与Anti-PD-1协同的抗肿瘤效果。我们构建了小鼠结直肠癌动物模型,检测了BEZ235、MSNP-BEZ235、Anti-PD-1、BEZ235+Anti-PD-1和MSNP-BEZ235+Anti-PD-1对小鼠肿瘤生长的抑制情况以及对肿瘤微环境中浸润淋巴细胞的影响。结果显示,MSNP-BEZ235和MSNP-BEZ235+Anti-PD-1对肿瘤的抑制效果均分别优于BEZ235和BEZ235+Anti-PD-1,说明将药物装载在纳米颗粒,药物随着纳米颗粒聚集在肿瘤部位,增加了药物在肿瘤中的浓度,对肿瘤生长的抑制效果更好。与此同时,联合给药组对肿瘤生长的抑制效果均优于游离药治疗组,说明靶向药和免疫检查点阻断疗法协同能增加抗肿瘤效果。另外,通过CD8+T细胞与凋亡细胞（Tunel）的共染,证明将PI3K/mTORi装载在纳米颗粒内部能规避淋巴细胞毒性,减少肿瘤内部淋巴细胞的凋亡。 实验结论 我们在体外验证了PI3K/mTORi对淋巴细胞生长和增殖的抑制作用,并成功构建了pH响应靶向肿瘤细胞的介孔二氧化硅纳米颗粒MSNP-PAA-PEG-iRGD;验证了MSNP-PAA-PEG-iRGD在体内外具有肿瘤特异性靶向功能;验证了MSNP-BEZ235在体外能抑制肿瘤细胞生长的同时保护淋巴细胞的增殖;验证了PI3K/mTORi与Anti-PD-1协同治疗结直肠癌;阐释了PI3K/mTORi与Anti-PD-1协同治疗结直肠癌,规避淋巴细胞毒性的机制。 ...
乳腺癌的治疗仍然存在着肿瘤选择性低,靶向性不足,易产生多药耐药等问题,功能化修饰的无机纳米载体在抗肿瘤治疗中的应用越来越受到关注,其中,多肽修饰的纳米载药体系在提高药物稳定性和肿瘤细胞靶向性等方面具有一定的优势。本课题组前期研究结果,L-K6是一种具有α-螺旋结构的阳离子抗菌肽,对乳腺癌细胞具有选择性,能够穿膜进入细胞核,并且降低耐药。若L-K6作为配体修饰构建纳米载药体系,则有望在提高药物递送靶向性及降低耐药等方面发挥重要作用。本论文将选取30nm介孔二氧化硅(mesoporous silica nanoparticle,MSN)为药物载体,装载靶向凋亡抑制基因Survivin的Sur.siRNA,阳离子聚合物PEI(Polyetherimide)连接L-K6作为配体进行修饰,构建MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6纳米载药体系,优化合成比例,进行性质表征,并对其在乳腺癌细胞中的siRNA递送效果、抗肿瘤机制和耐药逆转活性进行研究。 首先,我们在3条Sur.siRNA中选择对乳腺癌细胞Survivin基因干扰效果最佳的序列,装载构建MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6,并对纳米载药体系进行N/P的优化和性质表征。N/P是PEI中氮(N)和寡核苷酸中核苷酸磷酸盐(P)的比,我们合成了不同N/P(1:1、2:1、4:1、6:1、8:1)的MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6,N/P为6:1时,纳米粒度和Zeta电位分析仪检测到MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6的粒径最小为94.16±2.08nm;Zeta电位为33.43±0.40m V;琼脂糖凝胶电泳实验结果显示,MSN@PEI-L-K6可以结合Sur.siRNA,且保护Sur.siRNA不会被RNA酶降解,因此确定最佳合成比为N/P为6:1。热重分析实验显示,载药体系中配体PEI-L-K6的总上载量为41.50%;圆二色光谱实验显示,L-K6修饰后,MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6载药体系依然保持了该肽原有的α-螺旋二级结构;扫描电镜观察发现,载药体系外观形貌为大小均匀的圆球形,粒径约为50nm,稍有团聚,使纳米粒度仪无法检测到单个的载药体系颗粒导致粒径结果偏大;MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6在人血清中孵育96 h内,其粒径无明显变化,说明具有一定的稳定性;溶血实验结果显示,MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6浓度在40μg/m L以下时,溶血率均低于5%,较为安全。综合以上结果,优化N/P比例构建的MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6载药体系在装载、合成与性质等方面都较为稳定。 其次,我们将构建的MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6载药体系作用于人乳腺癌MCF-7、MCF-7/Adr细胞,对其Sur.siRNA递送能力和抗肿瘤机制进行研究。CCK-8法检测结果显示,N/P为6:1时,MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6载药体系对MCF-7、MCF-7/Adr细胞的抑制能力最强,IC50分别为16.79±3.82μg/m L和22.77±2.18μg/m L;膜电位和膜通透性检测结果表明,MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6载药体系以非破膜的方式进入细胞;RT-qPCR和Western-blot实验结果显示,MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6载药体系分别从蛋白水平和基因水平有效降低Survivin蛋白和Survivin基因的表达;流式细胞仪检测转染效率的实验结果显示,FAM荧光标记siRNA的MSN-FAM-siRNA@PEI-L-K6载药体系可提高FAM-siRNA的细胞转染效率,是FAM-siRNA的10倍;流式细胞仪检测细胞凋亡结果显示,MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6能诱导MCF-7、MCF-7/Adr细胞发生凋亡,凋亡率分别为58.17%和55.27%;荧光酶标仪检测凋亡信号蛋白Caspase9、Caspase3活性,结果表明MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6可激活Caspase9和Caspase3。 最后,我们考察了载体MSN@PEI-L-K6对耐药乳腺癌MAF-7/Adr细胞耐药性的影响。流式细胞仪结果显示,MSN@PEI-L-K6能够有效提高化疗药阿霉素DOX(doxorubicin,DOX)在MCF-7/Adr细胞内的滞留,增加细胞对P-糖蛋白(P-glycoprotein,P-gP)底物Rho123的摄取,抑制外排功能,且能降低P-gP的表达,说明修饰在载体上的L-K6仍具备逆转MCF-7/Adr细胞耐药的活性。 综上所述,我们有效合成了50nm左右的MSN-Sur.siRNA@PEI-L-K6,性质较为稳定安全;可被乳腺癌MCF-7、MCF-7/Adr细胞摄取,能够有效递送siRNA进入细...
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