富勒烯衍生物在光动力疗法中的研究进展
富勒烯及其衍生物在医药领域的应用研究进展

LIUZeyuan牞GUOLiangliang牞ZHANGJing
CollegeofChemicalEngineeringandEnergy牞ZhengzhouUniversity牞Zhengzhou450001牞China
Abstract FullereneisaneffectivefreeradicalscavengerandantioxidantThefullerenederivativesobtainedby chemicalmodificationoffullerenehavegoodwatersolubilityandbiologicalactivitiesFullereneanditsderivatives havemanyadvantagesincellprotectionandantioxidantproperties牞antibacterialactivity牞antiviralactivity牞photo dynamicactivity牞drugdeliveryandantitumoractivities牞playinganimportantroleinthefieldofmedicineInrecent years牞greatprogresshasbeenmadeinthisfieldInthisreview牞wesummarizedthelatestresearchprogressand applicationsoffullereneanditsderivativesinmedicinefieldathomeandabroadfrom fouraspectsofregulating tumormicroenvironment牞drugdelivery牞photodynamictherapyandantioxidativestressAtlast牞thefuturedevelop mentandapplicationoffullereneanditsderivativesinthedomainofmedicineareprospected Keywords fullerene牷derivatives牷medicine牷applications
光热纳米材料在抗菌领域的研究进展

2021,40(2)河南大学学报(医学版)㊃147㊀㊃文章编号:1672-7606(2021)02-0147-05光热纳米材料在抗菌领域的研究进展杨莹莹,冯闪,马陇豫,孙梦瑶,张审,刘超群∗河南大学药学院,河南开封475004摘㊀要:细菌感染威胁着人类健康,特别是耐药菌导致的疾病,临床上的发病率和死亡率极高,如耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(MRSA)是临床上最可怕的致病菌(超级细菌)之一,可导致败血症和急性心内膜炎㊂目前耐药菌的快速变异和新抗生素开发的严重滞后,迫切需要对新型抗菌剂的研究㊂具有光热效应的纳米材料将光能转化为热能,使局部温度升高,可破坏细菌细胞膜㊁导致蛋白质变性㊂因其独特的抗菌机制,产生耐药菌的可能性较小,可以作为抗生素的替代品㊂光热纳米材料分为三类,包括金属类㊁碳类和聚合物类纳米材料㊂本文对近几年来具有光热效应的抗菌纳米材料领域的研究进展进行综述,并讨论其特点及未来的发展方向㊂关键词:纳米材料;光热效应;抗菌活性;金属类纳米材料;碳类纳米材料;聚合物类纳米材料中图分类号:R318.08㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀收稿日期:2021⁃02⁃16㊀基金项目:河南省重点研发与推广专项(212102310231);河南省高等学校重点科研项目(21A430006);河南省青年科学基金(20230041006)㊀作者简介:杨莹莹(1997⁃),女,硕士研究生㊂研究方向:纳米材料的生物医学应用㊂㊀∗通信作者:刘超群(1989⁃),男,博士,讲师㊂研究方向:钠米材料的生物医学应用㊂ResearchprogressofphotothermalnanomaterialsinantibacterialYANGYingying FENGShan MALongyu SUNMengyao ZHANGShen LIUChaoqun∗SchoolofPharmacy HenanUniversity Kaifeng475004 ChinaAbstract Bacterialinfectionisthreateninghumanhealth especiallythediseasescausedbydrug⁃resistantbacteria withhighclinicalmorbidityandmortality.Forexample methicillinresistantstaphylococcusaureus MRSA isoneofthemostfearedpathogensintheclinical superbacteria whichcanleadtosepsisandacuteendocarditis.Atpresent therapidmutationofdrug⁃resistantbacteriaandtheseriouslaginthedevelopmentofnewantibioticsmakeiturgenttostudynewantimicrobialagents.Nanomaterialswithphotothermaleffectconvertlightenergyintoheat whichcanincreaselocaltemperature anddestroybacterialcellmembraneandcauseproteindenaturation.Becauseofitsuniqueantibacterialmechanism drug⁃resistantbacteriaarelesslikelytobeproducedandcanbeusedasasubstituteforantibiotics.Photothermallyenablednanomaterialsareclassifiedintothreegroups includingmetal⁃ carbon⁃ andpolymer⁃basednanomaterials.Inthisreview wesummarizetheresearchprogressofantibacterialnanomaterialswithphotothermaleffectinrecentyears anddiscusstheircharacteristicsandfuturedevelopmentdirection.Keywords nanomaterial photothermal antibacterialactivity metal⁃basednanomaterials carbon⁃basednanomaterials polymer⁃basednanomaterials㊀㊀目前,由细菌引起的感染性疾病,尤其是耐药菌,已成为全球性重大健康问题之一,引起了人们的广泛关注[1]㊂一项研究[2⁃3]表明,如果不能控制耐药菌感染,每年将导致1000多万患者死亡,损失高㊃148㊀㊃JournalofHenanUniversity(MedicalScience)2021,40(2)达100万亿美元㊂为解决细菌感染带来的危害,目前常用的抗菌方法,包括抗生素㊁重金属离子㊁抗菌肽和季铵盐化合物[4⁃5]㊂其中抗生素是一种有效的抗菌药物,在临床上有广泛的应用㊂但抗生素的滥用导致的细菌耐药,已成为当今医学领域和人类生存环境面临的一个严重问题[6]㊂金属离子长期以来被用作不同形式的杀菌化学品,并显示出抗广谱细菌的抗菌性能,但是,它们会对哺乳动物细胞产生毒性[7]㊂抗菌肽是一种新型高效抗菌药物,但是存在合成困难㊁纯化复杂㊁成本高等问题,限制了它们的广泛应用[8]㊂季铵类化合物具有高效㊁方便的抗菌作用,但长期使用后也会引起耐药性[9]㊂基于上述问题,利用纳米材料及其复合材料的光处理方法是近年研究的热点[10⁃11]㊂在这些纳米材料中,光热疗法(photothermaltherapy,PTT)具有高效的靶向选择性㊁远程可控性㊁最小侵袭性及良好的生物安全性等优点㊂此外,PTT不引起细菌耐药性,并且具有广泛的抗菌谱[12⁃13]㊂用于治疗细菌感染的PTT纳米材料有三类:金属类纳米材料[14⁃15]㊁碳类纳米材料[16⁃17]㊁聚合物类纳米材料[18]㊂本文就这三种纳米材料的合成原理㊁抗菌机理及抗菌领域应用的研究进展进行综述㊂1㊀金属类纳米材料金属类纳米材料包括纳米金㊁纳米铂和二硫化钼等,在近红外激光照射后,激发态通过非辐射衰变以热量的形式释放能量[19]㊂金属类纳米材料在近红外窗口的吸收波长和强度取决于纳米材料的形貌和尺寸[20⁃21]㊂产生了多种金属纳米结构,如纳米棒[22⁃23]㊁纳米星[24]㊁纳米线[25⁃26]㊁纳米花[27]等㊂由于纳米金在近红外窗口具有强烈的局部表面等离子体共振(LSPR)效应㊁可调控的尺寸和形貌㊁良好的生物相容性,使其成为金属类光热纳米材料的代表㊂Wang[28]等采用中间层转换法制备了包覆在金纳米棒上的海胆型Bi2S3,解决半导体Bi2S3快速的光诱导电子空穴复合和近红外光的低吸收限制了活性氧的产生和光热转换效率的问题㊂实验结果表明,Au@Bi2S3核-壳结构的纳米材料具有较强的光热转换效率和产生更多的ROS,通过光热效应和光动力协同抗菌,对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有较好的抗菌活性㊂金银纳米材料因其独特的光学特性而备受关注,由于具有易于表面功能化的优点,在成像㊁给药和PTT等领域得到了广泛的应用[29⁃30]㊂金银纳米材料也被开发为抗菌剂,与光热效应构建联合抑菌平台㊂Wu[31]等人研究了一种镀硅的金-银纳米笼(Au⁃Ag@SiO2NCs),在近红外激光照射下,将金纳米材料的光热效应与银离子的持续释放联合进行抗感染治疗㊂实验结果表明,Au⁃Ag@SiO2NCs浓度为50mg/mL,近红外光照射10min后从20.7ħ上升到57.4ħ,具有良好的光热性质㊂体外和体内实验表明制备的纳米材料在近红外激光照射下能有效抑制金黄色葡萄球菌(S.aureus)和大肠杆菌(E.coli)㊂将SiO2涂层应用于金银纳米材料表面,提高其生物相容性,使银离子的实现缓释,体外治疗12h仍然具有杀菌效果㊂Qiao[32]等人提出了一种复合结构的含铜中空纳米壳(AuAgCu2ONS),作为光热治疗剂用于皮肤慢性感染和伴有耐药细菌感染的不愈合性角膜炎㊂光热性质实验结果表明AuAgCu2ONS具有良好的光热效应,光热转换效率为57%,同时具有良好的光稳定性,在激光照射五次循环后,光热转换效率不变㊂通过(808nm,1.5W/cm2,10min)近红外激光照射,用平板计数法与ESBLE.coli和MR⁃SA孵育来评估AuAgCu2ONS的光热抗菌性能㊂结果表明,AuAgCu2ONS具有较强的抗菌能力,用26.4μg/mL的浓度即可有效杀灭两种菌株㊂二硫化钼(MoS2)纳米片是一种新兴的二维材料,它具有优异的光热性能,此外它较大的比表面积可用于负载药物㊂由于其特殊的物理和化学特性,可应用于生物成像[33]㊁癌症[34⁃35]和抗菌[36⁃37]治疗等多种生物医学领域㊂为解决MoS2在缓冲溶液中易聚集现象,Huang[38]等人将带正电荷的季化壳聚糖对MoS2纳米薄片进行改性,制备了含抗生素的联合抗菌平台㊂由于抗生素⁃光热联合治疗,通过体内体外实验表明在适宜的温度(45ħ)和低抗生素浓度下抗MRSA感染㊂2㊀碳类纳米材料碳类纳米材料在近红外区具有较强的光吸收性和稳定性,即使经过长时间照射,其光吸收性能也不会衰减,所以碳基纳米材料在光热抗菌方面有着广阔的应用前景㊂主要包括碳纳米管㊁富勒烯㊁石墨烯和碳量子点等㊂碳纳米管(CNTs)具有优异的光热转换性能,且体积小㊁表面积大,可与生物分子㊁细胞产生独特的相互作用,增强伤口敷料的生物活性,促进伤口愈合[39]㊂He[40]等人以N⁃羧乙基壳聚糖(CEC)和末端苯甲醛F127/碳纳米管(PF127/CNT)为基础,制备了具有优异的光热和导电性能的水凝胶㊂实验结果表明,CNTs使水凝胶具有光热特性,可显著提高其体外/体内抗菌活性㊂在ZOI试验中,2021,40(2)河南大学学报(医学版)㊃149㊀㊃CEC/PF/CNT水凝胶具有较好的缓释性能和抗菌活性㊂通过小鼠皮肤创面感染模型进一步证明,在近红外激光照射下,CEC/PF/CNT水凝胶有较强的抗菌作用,促进创面愈合㊂由于石墨烯具有优异的光热转换能力㊁较大的表面积和表面易于修饰的特性,近年来在光热抗菌领域得到了广泛的研究㊂特别是石墨烯㊁氧化石墨烯(GO)㊁还原氧化石墨烯(rGO)等一系列石墨烯类纳米材料㊂Fan[41]等人制备了MOF衍生掺杂ZnO的石墨烯二维材料,通过局部大量Zn2+离子穿透㊁物理切割和热疗杀死,协同破坏细菌被膜和细胞内物质㊂实验结果表明,极低的纳米材料浓度具有强大的局部杀菌效果,短时间的光热处理,有助于对皮肤创面进行快速㊁安全的杀菌,不会损伤正常皮肤组织㊂细菌感染伤口处于低氧微环境,低氧微环境不仅能促使细菌生长,而且还会促进它们对药物和治疗方法的耐药性,从而导致生物膜的形成㊂临床上为促进细菌感染伤口的愈合,通过高压氧疗法来改善低氧微环境,将气态氧输送到全身,但对患者易造成氧中毒㊁费用负担等㊂载氧载体如微/纳米气泡(MNBs)能够将局部氧气输送到低氧微环境中,但易出现氧气未到达伤口部位而过早的释放㊂Janne⁃sari[42]等人提出还原氧化石墨烯/CuO2纳米复合材料的制备,该复合材料更易控制氧气的释放,且释放时间更长㊂实验表明,将氧化铜(作为氧气的固体来源)与还原氧化石墨烯纳米片结合的情况下,通过局部温度升高和增多活性氧种类产生广谱抗菌作用(包括革兰氏阳性金黄色葡萄球菌㊁革兰氏阴性大肠杆菌和耐药MRSA细菌)㊂Yu[11]等人为解决细菌感染伤口的低氧微环境抑制光动力治疗的抗菌效果,提出一种不依赖局部组织氧浓度清除耐药菌的方法㊂使用乙二醇壳聚糖修饰聚多巴胺(PDA)包覆的羧基石墨烯纳米片(CG),使其成为水溶性壳聚糖衍生物,将AIBI作为自由基源,将其负载材料上㊂在近红外光的照射下,PDA@CG的光热效应使局部温度升高,导致AIBI分解生成烷基自由基(R),造成细菌损伤㊂通过体内体外抗菌实验表明,在常氧和低氧条件下,产生的烷基自由基均具有较强的抗菌效果㊂3㊀聚合物类纳米材料有机共轭聚合物是一类具有π⁃π共轭骨架的大分子,具有制备成本低㊁尺度易调控㊁稳定性好㊁优异的光热转换能力等优点,是光热材料中研究的热点㊂Zhou[43]等人提出了一种在近红外激光照射下由季铵盐修饰的共轭聚合物同时具有PDT和PTT效应,实现了单光源双光治疗的治疗方法㊂共轭聚合物侧链上的季铵基团与带负电荷的细菌膜相互作用,提高局部抗菌效率,共轭主链能同时产生活性氧(ROS)和热量,对细菌造成损伤㊂在近红外光照射(808nm,1.0W㊃cm-2,8min),40μg㊃mL-1的实验条件下,共轭聚合物能有效地杀死金黄色葡萄球菌和耐药大肠杆菌㊂为能有效杀死白色念珠菌则需更高浓度共轭聚合物㊂聚多巴胺(PDA)是贻贝分泌的类似蛋白结构的聚合物,制备方法简单㊁附着力强㊁生物相容性好,易于修饰于材料表面提高其分散性,也是一种优良的光热材料㊂Yu[44]等人将聚多巴胺(PDA)包覆氧化铁纳米复合材料(Fe3O4@PDA)作为光热材料,将第三代树突状聚氨基胺(PAMAM⁃G3)接枝在Fe3O4@PDA表面,然后将NO负载其复合材料上㊂将制备的纳米复合材料在近红外激光照射下表现出可控的NO释放性能㊂光热效应和NO协同抗对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌,显著降低了细菌活力和生物膜生物量㊂聚苯胺(PANI)由于亚胺氮原子的掺杂,在近红外区有较强的吸收,能够在近红外光照下产生大量的热量来对抗细菌和肿瘤细胞㊂Hsiao[45]将PANI接枝在壳聚糖(CS)上作为侧链,可以在水环境中自组装成胶束,并在局部pH值升高的驱动下转化为胶体凝胶,这些自掺杂的聚苯胺胶束作为光热剂,利用近红外光照射触发反应㊂在体内实验中,复合材料注射溶液最终分布在酸性脓肿上,遇到健康组织的边界时,就会形成胶体凝胶㊂由于PANI侧链,胶体凝胶在近红外光照射下(808nm,0.5W/cm2)产生热疗,导致细菌热裂解,修复感染创面而不留下残留的植入材料㊂减少对周围健康组织不必要的热损伤㊂4㊀结语金属类㊁碳类和聚合物类复合材料的光热抗菌效果优于单独使用相同材料的光热抗菌效果,除产生热量外,复合材料还具有某些特性,如酶活性(蛋白酶)㊁ROS生成㊁促进离子释放(银离子)以及复合材料表面电荷与细菌细胞壁电荷之间的静电吸引㊂这些特性与PTT结合,有利于破坏细菌细胞膜,提高抗菌效果㊂通过对纳米材料进行修饰,达到多种治疗手段联合治疗的目的,如光热和化疗联合㊁光热和光动力治疗联合等㊂光热纳米材料的发展为治疗㊃150㊀㊃JournalofHenanUniversity(MedicalScience)2021,40(2)耐药菌引起的感染提供了机会,应用于临床仍有许多问题需要解决㊂首要问题是生物安全性,尽管文献中报道的大部分纳米材料没有细胞毒性,但是这些材料是否可生物降解㊁是否会引起潜在的毒副作用等问题需要进一步研究㊂参考文献:[1]ANDERSSONDI,HUGHESD.Antibioticresistanceanditscost:isitpossibletoreverseresistance?[J].NatRevMicrobiol,2010,8(4):260⁃271.[2]SHANKARPR.Bookreview:tacklingdrug⁃resistantinfec⁃tionsglobally[J].ArchPharmaPract,2016,7(3):110⁃111.[3]CHENZW,WANGZZ,RENJS,etal.Enzymemimicryforcombatingbacteriaandbiofilms[J].AccChemRes,2018,51(3):789⁃799.[4]WUQ,QIQF,ZHAOC,etal.Ahybridproteolyticandantibacterialbifunctionalfilmbasedonamphiphiliccarbo⁃naceousconjugatesoftrypsinandvancomycin[J].JMaterChemB,2014,2(12):1681⁃1688.[5]TIANTF,SHIXZ,CHENGL,etal.Graphene⁃basednanocompositeasaneffective,multifunctional,andrecy⁃clableantibacterialagent[J].ACSApplMate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新兴治疗方法光动力疗法在医学研究中的应用

新兴治疗方法光动力疗法在医学研究中的应用近年来,光动力疗法作为一种新兴的治疗方法,在医学研究领域得到了广泛的应用。
光动力疗法是一种结合了光治疗和药物治疗的技术,通过激活特定光敏剂和可见光的照射,来治疗肿瘤和其他疾病。
本文将讨论光动力疗法的原理、应用领域以及未来的发展方向。
第一部分:光动力疗法的原理光动力疗法的原理基于光敏剂对特定波长的光的响应。
光敏剂是一种特殊的物质,在光的作用下能够发生化学反应。
在光动力疗法中,光敏剂首先被引入患者体内,然后通过可见光的照射,激活光敏剂产生一系列的化学反应,进而杀死癌细胞或者疾病源。
第二部分:光动力疗法的应用领域2.1 癌症治疗光动力疗法在癌症治疗中表现出了巨大的潜力。
研究发现,通过选取合适的光敏剂和光源,光动力疗法能够有效杀死癌细胞,同时最小限度地损伤周围的健康组织。
这种疗法已经在临床上用于治疗多种癌症,包括肺癌、皮肤癌、前列腺癌等。
与传统的化疗和放疗相比,光动力疗法具有较少的副作用和更好的治疗效果。
2.2 皮肤疾病治疗除了癌症治疗外,光动力疗法在皮肤疾病治疗中也有广泛的应用。
例如,光动力疗法可以有效地治疗痤疮、银屑病、红斑狼疮等疾病。
光动力疗法的优势在于不会产生耐药性,同时能够减少对患者的不良反应和创伤。
因此,该疗法被认为是一种安全且有效的治疗方式。
第三部分:光动力疗法的未来发展方向尽管光动力疗法已经在某些领域取得了良好的疗效,但仍然存在一些挑战和限制。
例如,选择合适的光敏剂和光源仍然是一个困难的问题。
此外,光动力疗法在临床应用中的标准操作程序和治疗规范也需要进一步完善。
未来的研究应该着重于寻找新的光敏剂,改进光源技术以及提高治疗的针对性和安全性。
总结:光动力疗法作为一种新兴的治疗方法,为医学研究和临床实践带来了新的希望。
它在癌症治疗和皮肤疾病治疗等领域表现出了良好的疗效。
随着科技的不断进步和研究的深入,相信光动力疗法将在未来发展出更广泛的应用,并为患者带来更好的治疗效果。
富勒烯及其衍生物在医药领域的应用研究进展

富勒烯及其衍生物在医药领域的应用研究进展作者:文丽君来源:《中国新技术新产品》2011年第19期摘要:富勒烯及其衍生物因其独特的结构及物理化学性质,为科学研究带来了许多契机。
本文主要综述它们在抗氧化和神经保护、抑制生物酶活性和抗HIV病毒、光动力学治疗、肿瘤治疗及疾病诊断方面的应用,并对其研究与应用进行展望。
关键词:富勒烯;衍生物;医药领域中图分类号:R913 文献标识码:A富勒烯C60因其独特的三维共轭结构赋予了它独特的物理化学性质,为科学研究带来了许多契机,被誉为21世纪的明星分子。
去年曾有科技新闻报道:日本学者野入英世和中村荣一等成功地向动物体内植入可运载基因的富勒烯(C60),以用于医学治疗。
该研究成果拉开了开发低毒高功能基因植入法的序幕。
对富勒烯及其衍生物的生物活性研究结果表明它们在抗氧化活性和细胞保护作用、抑制HIV 酶和抗病毒作用、药物载带、肿瘤治疗和疾病诊断、抗菌活性等医药领域存在巨大的潜在应用价值。
一、富勒烯及其衍生物的抗氧化与神经保护作用富勒烯表面有大量的共价双键,极易与游离基反应,被喻为"吸收游离基的海绵"。
正是由于这一特性,一些富勒烯衍生物可以作为生物系统中的自由基清除剂和水溶性的抗氧化剂。
Chiang等[1~3]报道了富勒醇对胃癌病人血液中自由基的清除作用;还能清除黄嘌呤和黄嘌呤氧化酶在水溶液中产生的超氧自由基;证实六磺酸基富勒烯清除自由基抑制血浆中脂质过氧化,可以预防动脉粥样硬化并抑制粥样斑块增生。
Dugan[4]报道用羧基化富勒烯治疗超氧化歧化酶基因编码缺失的肌萎缩侧索硬化症转基因小鼠模型,治疗组不仅症状比对照组晚出现10天以上,而且生存期增加了8天以上;Ali[5]等人指出有些C60富勒烯衍生物在生物医学上的抗自由基作用似乎跟超氧化歧化酵素(SOD)类似,但作用比SOD优越。
Takada[6]等人研究发现C60富勒烯可直接与自由基作用,且捕捉自由基分子的速度明显比β-胡萝卜素快很多。
富勒烯及其衍生物的显微红外光谱研究

富勒烯及其衍生物的显微红外光谱研究近年来,随着技术的发展,显微技术在化学领域中发挥着越来越重要的作用。
显微红外光谱技术尤其受到人们的关注,因为它能够检测和分析小分子中的定性和定量的各种结构信息,为化学研究和教学提供有效的支持。
本文主要对富勒烯及其衍生物的显微红外光谱研究进行介绍,以及富勒烯的显微红外光谱的的应用与研究的现状及未来发展趋势。
一、富勒烯及其衍生物的显微红外光谱研究1.1勒烯的定义富勒烯(Fullerene)是一类具有特殊结构的碳化合物,通过由多个单碳原子或双碳原子构成的六角形或八边形等多边形,结构紧密而稳定,可直接用于研究化学及其相关领域。
富勒烯通过不同形式组装,衍生物形式多样,可形成复合物,具有多样的物化性质。
1.2勒烯衍生物的结构特性显微红外光谱可以用来研究富勒烯衍生物的结构特性,从而揭示富勒烯化合物的反应机制。
例如,研究表明,富勒烯衍生物的IR光谱模式与取代的碳原子的位置有关,由此可以推断出它的官能团的位置及其氢键的结构,因此,利用显微红外技术,可以更清楚地了解它们的结构特性。
1.3勒烯衍生物的物化性质研究表明,富勒烯衍生物的特性受到多种因素的影响,从而显示出不同的性质。
如果需要更进一步的研究,显微红外光谱技术将更为有效。
例如,显微红外光谱能够检测和分析富勒烯衍生物的振动性质,这将有助于研究其物化性质,了解它们的生物活性或机械性质。
二、富勒烯的显微红外光谱的应用与研究现状2.1有研究许多学者利用显微红外光谱技术研究了富勒烯结构和衍生物的反应机理,以及富勒烯衍生物的物理和化学性质。
例如,已有研究表明,通过研究不同取代的富勒烯衍生物的吸收光谱,可以研究它们的振动特性,从而了解它们的生物活性;通过研究富勒烯复合物的FTIR 光谱,可以了解它们的机械性质。
2.2来发展趋势随着科学技术的发展,显微红外光谱技术将在化学研究和教学中起到越来越重要的作用。
未来,人们将更多地利用显微红外光谱技术来研究富勒烯衍生物的结构特性,这些研究将对我们理解和控制富勒烯衍生物的性质和反应机制非常有帮助。
富勒烯衍生物的拉曼光谱研究

富勒烯衍生物的拉曼光谱研究最近几年,许多研究人员对富勒烯衍生物的拉曼光谱研究表示了极大的兴趣。
拉曼光谱也是研究富勒烯衍生物的有效手段,它有助于研究富勒烯衍生物特性,了解它们之间的化学内聚关系,并可用于制备新型富勒烯衍生物材料。
富勒烯衍生物,含有四元环的碳衍生物,可以分为六类:芳香烯类、芳杂烯类、芳环烯类、芳噻烯类、芳噻类和芳二萜烯类。
它们的拉曼光谱特征是在可见光到近红外的波段上出现的一系列可识别的吸收带,这些吸收带所表示的物理化学结构是由它们具有的极性、非极性和结构复杂性决定的。
拉曼光谱是研究富勒烯衍生物的重要方法。
它可以反映富勒烯衍生物的结构特征,包括分子内环状碳链的连接程度、环状链的二级及多级结构,以及环状碳链的平面偏离度等。
此外,也可以利用拉曼光谱来研究合成的衍生物的稳定性或加热过程中的变化,以及富勒烯衍生物与其他物质的相互作用。
目前,许多研究都是在拉曼光谱的基础上,对富勒烯衍生物进行研究和分析。
首先,可以采用拉曼光谱进行结构鉴定,从而确定分子结构,例如确定碳链上元素结构、碳链的环状结构、碳链的平面偏离程度以及碳链上的氢核结构等。
其次,可以使用拉曼光谱来确定特定的芳香环结构,以提高其稳定性。
此外,可以使用拉曼光谱来研究富勒烯衍生物与其他物质的混合物,并以此作为提高制备新型材料的有效方法。
近年来,许多研究者都利用拉曼光谱来开展研究。
例如,研究人员采用拉曼光谱研究芳香环衍生物的化学偶联,结果表明它们具有较强的立体选择性,并可用于改进晶体结构。
此外,也可以利用拉曼光谱来研究碳碳双键的加成反应,并可以用此作为一种新型的分子识别方法。
总之,拉曼光谱是研究富勒烯衍生物的重要手段,可以反映他们的特殊结构组成,从而帮助我们更好地理解它们的特性,提高新型材料的性能,并开发更多的新型材料。
因此,今后将会有许多研究者朝着这一方面发展,开展更深入的研究,以探索拉曼光谱研究富勒烯衍生物的更多应用。
美容医学中的光动力治疗进展
美容医学中的光动力治疗进展引言:随着科学技术的不断发展,光动力治疗作为一种创新的美容医学手段逐渐受到关注和应用。
光动力治疗利用特定波长的光线与激活剂相互作用,通过产生化学反应来改善皮肤问题。
本文将重点探讨美容医学中光动力治疗的最新进展。
一、光动力治疗原理和机制1. 光敏剂介导光动力治疗主要依赖于激活剂(光敏剂)的存在。
此类物质在特定波长的光线下能够启动化学反应,并引发细胞损伤、坏死或凋亡等响应。
常见的光敏剂包括氨基乙酸盐(ALA)、甲基氨基甲酸(MMAF)等。
2. 具有选择性根据不同肌肤问题,可以选择合适波长及强度的光进行治疗。
当特定波长与目标组织相互作用时,只会对目标组织造成损伤或改善,对周围正常组织几乎无影响。
3. 刺激皮肤再生光动力治疗通过控制光的作用时间和剂量,可以刺激皮肤新陈代谢,促进胶原蛋白合成和细胞再生,从而改善皱纹、瘢痕和色素沉着等问题。
二、光动力治疗在美容医学中的应用1. 痤疮治疗光动力治疗被广泛应用于痤疮治疗。
通过选择特定波长的光线与存在于毛囊内的多余皆酸结合,有效杀灭感染细菌。
同时,该治疗方法还可以控制皮脂分泌、减少毛孔阻塞和消除已有粉刺。
与传统药物相比,光动力治疗不会引起耐药性和副作用,并在提高皮肤整体质量方面取得了显著效果。
2. 肤色调整许多人都面临肌肤色斑、黄褐斑等问题。
在这种情况下,使用特定波长的光进行光动力治疗是一种极具吸引力的选择。
这种治疗方法可以精确地破坏黑色素细胞,减少色素生成,并促进皮肤表面的细胞更新。
在长期治疗下,皮肤的色斑问题逐渐消失,使肌肤更加白嫩。
3. 皱纹改善随着年龄的增长,皱纹成为很多人关注和困扰的问题。
光动力治疗通过作用于真皮层的光线刺激胶原蛋白合成和细胞再生,从而达到缓解和减少皱纹的效果。
该方法有效解决了传统抗皱方法中存在的副作用和不适应症。
4. 疤痕修复疤痕问题给许多人带来心理压力。
光动力治疗在皮肤损伤修复方面取得了显著成果。
该治疗方法通过刺激细胞新生、改善组织血液循环以及去除坏死组织来帮助肌肤恢复健康状态。
光动力疗法在肿瘤治疗中的研究进展
光动力疗法在肿瘤治疗中的研究进展陈越; 郑军; 谭潇【期刊名称】《《实用医学杂志》》【年(卷),期】2019(035)016【总页数】5页(P2517-2521)【关键词】光动力疗法; 肿瘤; 光敏剂【作者】陈越; 郑军; 谭潇【作者单位】三峡大学第一临床医学院三峡大学肝胆胰外科研究所湖北宜昌443003; 三峡大学医学院肿瘤微环境与免疫治疗湖北省重点实验室湖北宜昌443002【正文语种】中文光动力疗法(photodynamic therapy,PDT)是近些年来兴起的一种应用于临床疾病治疗的方法,迄今为止,其在临床上应用最多的领域当属皮肤疾病的治疗[1],李庆贤等[2]就证明了PDT在面部痤疮治疗上较之传统的光照射治疗有着明显的优势。
PDT在肿瘤治疗方面的研究尤为广泛,上世纪70年代,KELLY等[3]应用血卟啉衍生物(hematoporphyrinderiva,HPD)作为光敏剂治疗膀胱癌成功,由此开创了PDT在肿瘤治疗中的先河。
随着研究的不断深入,PDT在肿瘤治疗方面表现出了极大的潜力,其可能成为肿瘤临床治疗的一种新方法。
有统计表明,2018年全球约有超1 800万的肿瘤新发病例[4],其中肺癌的发病率及病死率居首位[5]。
手术切除局部病灶仍是目前大多数肿瘤的主要治疗方法,在缓解患者症状和延长生存期中发挥了重要作用,但是并非所有肿瘤都适于手术切除,且对于部分肿瘤而言,手术切除病灶甚至扩大手术范围并不能明显改善患者的预后。
因此,肿瘤的非手术治疗方式显得尤为重要。
PDT作为一种微创手段,为肿瘤患者的非手术治疗提供了理想的选择。
1 PDT在肿瘤治疗中的作用机制PDT是通过给患者注射光敏剂(photosensitizer,PS),经过一定时间光敏剂特异性的聚集在肿瘤组织,然后利用特定波长的光源照射并激发光敏剂产生活性氧(reactive oxygen,ROS),导致肿瘤细胞的死亡(包括凋亡、坏死以及过度自噬等)以达到治疗的效果[6]。
富勒烯及其衍生物的发展及研究
富勒烯及其衍生物的发展及研究——文献综述摘要:富勒烯是无机化学研究中十分重要的一个领域。
近年来,对富勒烯的结构、衍生物、在各方面的应用等都有了新的突破,而本文则是以文献综述的形式,通过阅读文献对近五年来有关富勒烯及其衍生物的发展及研究进行总结描述。
关键词:富勒烯物理性质化学性质应用前言:1985年,人类在相继发现了石墨、金刚石之后,Kroto等发现了富勒烯,即C60,更以其独特的物理、化学性质引起了科学界普遍的关注。
C60是含有众多双键具有独特笼型结构的三维芳香化合物.它的60个位于顶点上的碳原子组成了球形32面体,其中有12个面是五边形,20个面是六边形[1].这种结构类似于日常生活中所见到的足球,因此也被称作“足球烯”。
这种特殊的结构使它具有特殊的超导、强磁性、耐高压、抗化学腐蚀等优异的性质.在超导材料、光电导材料、化妆品、纳米粒子材料、生物医学等领域应用前景广阔。
内嵌式富勒烯的研究更是近来有关富勒烯研究的热门课题。
1.富勒烯的性质1.1物理性质C60是非极性分子,外观呈深黄固体,随厚度不同颜色可呈棕色到黑色.密度为1.678g/cm,不导电,但具有良好的非线性光学性质、光电导性,是很好的光电导材料,熔点>553K,易升华,易溶于含有大∏键的芳香性溶剂中,磁流中性,但是其五元环有很强的顺磁性,而六元环具有较为缓和的介磁性;分子中的60个碳原子是完全等价的.由于球面的弯曲效应、五元环的存在,使得碳原子的杂化方式介于sp2和sp3杂化之间,从立体构型来看,C60具有点群对称性,分子价电子数高达240个。
[2]1.2化学性质1.2.1亲核反应—与金属的反应C60与金属的反应主要分为两类一种是金属被置于C60碳笼的内部; 另一种是金属位于C60碳笼的外部。
(1)C60碳笼内配合物生成反应: C60碳笼为封闭的中空的多面体结构, 其内腔直径为7. 1 A,内部可嵌入原子、离子或小分子形成新的团簇分子 , C60+ A C60 ( A)。
富勒烯及其衍生物在医药领域的应用研究进展
文献 标识 码 : A
富勒 烯 C 因其 独 特 的三 维共 轭 结 构 赋 二 、富勒 烯 及其 衍 生物 的抑 制 生物 酶活 酶 。另外 , 宋高广等m 合成了富勒烯膦酸衍 生物~二加成亚 甲基 富勒烯 二膦酸四乙 予 了它独 特 的物理 化 学性 质 ,为科 学 研 究带 性 和抗 H V病 毒作 用 I 最先发现 c 衍 生 物 的生 物 学 效 应 是 它 酯 (i— e aohshnt flrn M F bsm t npop oa ueee B P ) h e l 来 了许 多契 机 ,被誉 为 2 世 纪 的 明星 分子 。 1 u a m u oe a N N 去 年 曾 有科 技 新 闻报 道 :日本 学者 野 人英 世 对 人免 疫缺 陷病 毒蛋 白酶 h m nim nd— 纳 米 粒 ,发 现 它 对 T qD A聚合 酶 及 D A i ec i s po a H V )的 抑 制 作 用 。 外 切 酶 E o I 具 有 抑制 作用 , 呈 现浓 度梯 c r t e x I I 并 和 中村 荣 一等 成功 地 向动 物体 内植入 可 运载 finy v u r es I P r d aI等 e t 的 2 氨 基 乙 基 二 苯基 度 依赖 性 ,这种 抑 制作 用是 直 接作 用 于酶 而 一 基 因的 富勒 烯 ( 以用 于 医学 治 疗 。该 研究 Fi m nq 报 道 c c , I P有 抑 制 作 用 。 非体 系 中的其 他物 质 ,与 活性 氧 自由基 的产 成果 拉 开 了开发 低毒 高 功能 基 因植 入法 的序 单 琥 珀 酰 亚 胺 衍 生 物 对 HV — MP 幕 。对 富勒烯 及其 衍 生 物 的生物 活 性研 究结 H V I P对 HV 的存 活 至关 重 要 ,它是 一 种 天 生无直接相关性。n B F作为一种特异性 I 果 表 明它 们 在 抗 氧化 活性 和 细 胞 保护 作 用 、 冬 氨酸 蛋 白酶 , I 染 后 , I P裂 解 一 种 酶学 活性 的抑 制剂 有望 在 生物 医学 领域 存 在 H V感 HV 杨新林等【 发现三丙二酸富 l & 抑 制 HV 酶 和抗 病 毒 作 用 、 I 药物 载带 、 瘤 多聚蛋 白质 , 肿 从而激活病毒逆转 录酶 , 促使病 潜在应用前景。 tm l i ai C 0 MA C 0能 r oe d T IP可 以终 止 H V I I — 的生命 勒 烯 ( ia n c 6 , 6) 抑 制 治疗和疾病诊 断、抗菌活性等医药领域存在 毒 增 生 。抑 制 H V 对 N 巨 大的潜 在 应用 价值 。 周 期 。 目前认 为 H V 是 抗 病毒 的主 要靶点 , M M L IP — u V逆转 录 酶 的活性 , D A限制 性 内 idI I cR I a N 富勒 烯 及其 衍 生物 的抗 氧 化 与神 经 HV IP抑 制剂 在 临床 上 得 到广 泛 应 用 。H V 切酶 Hn I和 Eo 及 Tq D A聚 合 酶 IP 保 护 作 用 的 活性 位 点 是 一 个 半 开 环 的疏 水 椭 圆 体孔 都有抑 制作 用 。 三 、 动 力学治 疗 及肿瘤 治疗 光 富 勒烯 表 面有 大量 的共 价 双键 ,极 易与 穴 , 其表 面 2 位 和 5 5 5 2 位有 两 个天 冬氨 酸 残 游 离基 反应 , 喻为 ” 被 吸收 游离 基 的海绵 ” 正 基 , 。 起催 化作 用 。空 穴直 径 lm, n 和富 勒烯 的 血 卟 啉 能敏 化 产 生 O 具 极 高 反 应 O 是 由于 这一 特性 ,一些 富勒 烯 衍生 物 可 以作 直径 (.1m) 似 。Fi m n 测 , 0 n 相 7 r d al等推 e " 由于 活性 , 以杀死 癌 细胞 。最 近 美 国 、 可 日本 等 国 为生物系统 中的自由基清除剂和水溶性的抗 c 子直 径 同 HV 分 IP活性 部位 的椭 圆体孔 穴 家 正式 批 准 卟啉 可 以用 于 临床 。c 生 : 产 O 氧 化剂 。C i g ha 等 3 道 了富 勒醇 对 胃癌 病 直径 近 似 , C 子 和 H V n 1 报 且 分 I P活性 部位 的表 的效 率远 比卟啉高 。 受光 激发 后跃 迁 到单 c 人 血液 中 自由基的 清除 作 用 ;还能 清 除黄 嘌 面及孔 穴 内腔 均 为憎 水性 ,它 们 之 间可 能会 线态 , 即返 回到 三线 态 , 能 量转 移 给氧 分 随 把 呤 和黄 嘌呤 氧化 酶 在水 溶液 中产生 的超 氧 自 产生 强烈 的疏 水相 互作 用 , 因此 c 及其 衍 生 子 , 产生 单 线 态 氧( 2 这 种通 过 光诱 导 产 ) 0, C 由基 ;证 实六 磺 酸 基富 勒烯 清 除 自由基 抑 制 物有 可 能堵 住 H V IP活 性 中 心 的孔 穴 ,切 断 生单 重态 氧 0 的效率 高达 10 被 喻 为” 0%, 单 血浆 中脂质 过氧 化 ,可 以预 防 动脉 粥样 硬 化 病 毒 赖 以生存 的营 养供 给 , 而抑 制其 活性 , 重态 氧 的发生 器 ”可用 于 光动 力学 治疗 。 从 , 并 抑制 粥样 斑块 增 生 。D g n 报道 用 羧基 化 阻 止 H V病 毒生 长 。他们 利 用 D C 3 序 ua ̄ I OK 程 陈 滇 宝 等 采 用 c l N O 研 磨 法 制 r aH d 富 勒烯 治疗 超 氧化歧 化 酶基 因编码 缺 失 的肌 建 立 了 衍 生物 和 HV I P形 成 的复 合 物 的 备 富 勒 醇 ,应 用 富 勒 醇 进 行 人 后 癌 细 胞 株 萎缩 侧 索硬 化症 转 基 因小 鼠模 型 ,治疗 组 不 模型 , 型计算 表 明 , 模 两者 复合 物解 离 常数 为 H p 2以及 人宫 颈癌 细胞 株 H l 生 长 抑 e一 e a的 仅 症状 比对 照 组 晚 出现 1 天 以上 , 生 存 1— ~ 0 9 oL 在此 基础 上 S bs a 0 而且 0 6 1— m l 。 / i em 等㈣人 制试 验 , 功 地观 察 到 了光 动力杀 伤 和诱 导 j 成 期 增加 了 8天 以上 ;l 等 人指 出有 些 C Ai [ 1 5 富 合 成 了一 种 称 之 为 二 酰 胺 基 二 酸二 苯 基 c 癌 细胞 凋亡效 应 ;用 富勒 醇处 理 过 的癌 细胞 勒烯 衍 生物 在生 物 医学 上 的抗 自由基作 用 似 的水 溶 性化 合 物 ,并测 得 它 对 HV IP的抑 制 D A化学 染 色 强度 减 弱 , 细胞 具 有凋 亡 细 N 死 乎 跟 超 氧 化 歧 化 酵 素 fO ) 似 , 作 用 比 常数 K为 5 t oL S D类 但 .x l 。 3m / 胞 的形态 特点 , 骨 架严 重受 损 , 于诱 导 细胞 属 S D优 越 。T kdI 人研 究 发 现 c O aaa等  ̄ 富勒 烯 R 20/02 8 发 明 一 种 在 治 疗 膜 病 凋亡 机制 。 U 04000 t 可 直接 与 自由基 作 用 ,且捕 捉 自由基分 子 的 毒 导致 的疾 病 中用 于抑 制这 些 病毒 活性 的基 D A链 的 完 整 性 和 连 续 性 是 细 胞 正 常 N 速 度 明显 比 B 胡 萝 卜 一 素快很 多 。 于 富勒烯 羧基 阴 离子 的药 物 ,该 药物 具 有不 生 长 的 物质 基 础 。C 可 以 和 s N d D A s A、s N D 由于富 勒烯 及其 衍 生物 能 够有 效 清除 生 受 限的水 溶性 、 所需 生 物利 用 度 、 对感 染 细胞 或带 发 夹结 构 的 dD A发 生作 用 , 光 照条 sN 在 物体 内氧 自 由基 ,而 同时很 多 疾病 包括 许 多 的高效 作用 和 低毒 性 ,开 发 了用 于治 疗人 免 件 下 ,N D A链 上 的 鸟 嘌 呤 ( ) 可 发 生 选 择 G处 神 经退 行性 病 变如 帕金 森病 、阿尔 茨海 默 病 疫 缺 陷病 毒 ( I )单 纯 疱 疹 病 毒 (s ) 丙 性 断裂 , 衍 生物 的这 种 作 用 给肿 瘤 治疗 带 HV 、 H c和 c 和 肌营 养不 良性侧 索 硬化 症 (m o ohe t 型肝 炎病 毒 ( C 导致 的感 染 性疾 病 的药 物 来 了新 的途 1 a yt pi a r r le H V) 。 a ceo i, 名 L u G h g Di ae 的病 组 合物 和方 法 。 lslrss亦 o ef % s s) i e 中科 院纳 米生 物效 应与 安 全性 重点 实 验 因与自由基有关 ,这为我们开发新型的药物 R 2 9 62 提 出 了在基 于 氨 基 酸 和 富 室 20 年 首 次 发现 金 属 钆 内 包 富勒 烯 G @ U 16 0[ 04 d 提供 了很 好 的思 路 。实验 证 明 富勒 烯及 其衍 勒 烯 二 肽 衍 生 物 的化 合 物 帮 助 下 抑 制 H V C (H2 以有 效 地抑 制 恶 性肿 瘤 在 小 鼠 I�
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Researchprogressoffullerenederivativesin photodynamictherapy
WANGYing,JINNingning,ZHANGJing
(CollegeofChemicalEngineeringandEnergy,ZhengzhouUniversity,Zhengzhou450001,China)
Abstract:Photodynamictherapy(PDT)hasbecomeanimportanttherapeuticmethodinbiomedicalfield withitssafeandreliableefficacy.Thethreeessentialfactorsofphotodynamictherapyarephotosensitizer, lightandoxygenatappropriatewavelength,andphotosensitizeristhekeyfactorofphotodynamictherapy. Thereactiveoxygenspeciesproducedbythem isthemaincauseofapoptosisinpathologicaltissuesand cells.Fullerenecanbeusedasagoodphotosensitizerinphotodynamictherapyfortumordiseasesbecause ofitshighproductioncapacityofsingletoxygen.However,duetoitsinsolubleinwateranditsweakpene trationtocellmembrane.Therefore,itisnecessarytoimproveitswatersolubility,drugtargetingandnear infraredabsorptionabilitytoincreaseitsphotodynamiceffect,butthemodificationmeansarelikelytore duceitsproductioncapacityofsingletoxygen.So,appropriatemethodsneedtobefoundtoincreasethe productionofreactiveoxygenspecies.Inaddition,theapplicationsoffullerenederivativesasphotosensiti zerinphotodynamictherapyinantitumorandantibacterialfieldsarereviewed. Keywords:fullerene;photosensitizer;photodynamictherapy;application
电话:17803896319,E-mail:1716284077@qq.com 通讯联系人:张静,副教授,主要从事生物化工与抗肿瘤药物方面研究。1414Fra bibliotek应用化工
第 48卷
动力疗效,着重综述了富勒烯光敏剂的改性方法,并 阐述了其在生物医药领域的应用。
传统的癌症治疗方法基本上皆集中在手术、化 疗和 放 疗 上。 但 手 术 切 除 肿 瘤 细 胞,复 发 率 较 高[1]。化疗对正常细胞和组织的损害性较大,常伴 有脱发等后遗症[2]。放疗的毒副作用很大,如乳腺 癌的放射治疗会不可避免的对心脏产生一定的损 伤[3]。可见,传 统 的 治 疗 手 段,其 治 疗 效 果 并 不 是 很理想。
第 48卷第 6期 2019年 6月
应 用 化 工 AppliedChemicalIndustry
Vol.48No.6 Jun.2019
富勒烯衍生物在光动力疗法中的研究进展
王莹,靳宁宁,张静
(郑州大学 化工与能源学院,河南 郑州 450001)
摘 要:光动力疗法(PDT)以其安全可靠的疗效,逐渐成为生物医学领域的重要治疗手段。光动力疗法的三要素 分别是光敏剂、适当波长的光和氧,而光敏剂是光动力疗法的关键要素,其所产生的活性氧是致使病变组织和细胞 凋亡的主要原因。富勒烯因其单线态氧(1O2)生产能力很高,所以有望作为光动力疗法的良好光敏剂应用于抗肿 瘤中。但由于其自身难溶于水,对细胞膜的渗入性不强。需要对其水溶性、药物的靶向性和对近红外的吸收能力 进行改善,以增加其光动力疗效,但改性手段很可能会使其单线态氧的生产能力下降。需要寻找合适的方法,以提 高活性氧产量。综述了有关国内外研究学者对富勒烯衍生物作为光动力疗法的光敏剂在抗肿瘤及抗菌等领域的 应用。 关键词:富勒烯;光敏剂;光动力疗法;应用 中图分类号:TQ463 文献标识码:A 文章编号:1671-3206(2019)06-1413-04
随着科技的发展,光动力疗法 越 来 越 成 熟[4]。 光动力 疗 法 是 由 光 敏 剂 经 特 定 波 长 的 光 有 效 激
发[5],将能量 转 移 到 氧 的 基 态[6],并 产 生 单 线 态 氧 (1O2)或超氧阴离子(O2-)等活性氧[78],对蛋白质、 DNA和膜进行选择性的损伤,最终诱导病变细胞凋 亡[9]。因光敏剂产生的活性氧 (ROS)是治疗肿瘤 疾病的 关 键 要 素[1011]。 而 大 多 数 光 敏 剂 皆 基 于 光
敏反应强烈,选 择 性 差 的 卟 啉、氯 和 四 吡 咯 结 构 制 得,因此需要 寻 找 新 的 非 四 吡 咯 光 敏 剂 [12],如 富 勒
烯及其衍生物。富勒烯的量子产率非常高,因此有 望作为 光 动 力 疗 法 的 光 敏 剂[1314]。 本 文 为 提 高 光
收稿日期:20181110 修改稿日期:20181204 基金项目:国家自然科学基金资助项目(81101748);河南省高等学校重点科研项目(17A530004) 作者简介:王莹(1994-),女,江苏盐城人,郑州大学在读硕士,师从张静副教授,研究方向为富勒烯抗肿瘤药物的研制。