Цвета лада х рей: Все Цвета Лада Х Рей

Imaging and Spectro» Мэри Бёрдетт

  • < Предыдущий
  • Далее >
  •  
Date of Award

12-2018

Document Type

Dissertation

Degree Name

Doctor of Philosophy (PhD)

Department

School of Materials Science and Engineering

Committee Member

Stephen H Фоулджер, председатель комитета

Член комитета

Игорь Лузинов

Член комитета

Марек Урбан

Член комитета

Джеффри Анкер

Реферат

Наночастицы как носители и агенты биовизуализации продолжают изучаться на предмет их свойств биологически релевантные нацеливающие лиганды и терапевтические препараты, поскольку связывание этих небольших молекул с более крупной частицей обеспечивает стабильность молекулы и снижает вероятность преждевременного выведения системы из организма. Однако тело страдает от интенсивной аутофлуоресценции, поэтому один из способов улучшить визуализирующие агенты для борьбы с проблемой аутофлуоресценции — создать систему, активируемую флуоресценцией; активация должна происходить, когда система находится только в предполагаемой среде. Кроме того, интенсивное рассеяние света происходит в синей части видимого спектра; Один из подходов к решению этой проблемы в различных нанофотонных приложениях заключается в создании сцинтилляционных (то есть материала, который преобразует ионизирующую энергию, такую ​​как рентгеновские лучи, в видимый свет) наночастиц: 1) наночастицы могут быть легированы различными органическими сцинтилляторами, излучающими синий цвет, которые излучают даже как отдельные молекулы, что делает систему активной в рентгеновском излучении и 2) используют неорганический поликристаллический керамический наносцинтиллятор синего излучения. Рентгеновские лучи также более эффективно проникают в тело по сравнению с видимым светом, поэтому возбудимые рентгеновскими лучами материалы могут иметь более выгодные визуализирующие и терапевтические свойства по сравнению с традиционной тераностикой на основе света.

Для решения этих проблем были приняты три основных подхода: (1) Полимерные наночастицы, покрытые бычьей сывороткой, функционализированные флуорофором, с активированной флуоресценцией в дальнем красном диапазоне. Активированная флуоресценция была достигнута для системы наночастиц поли(пропаргилакрилата) (ПА). В этой работе система состояла из модифицированного азидом бычьего сывороточного альбумина (azBSA), который был ковалентно присоединен к недавно синтезированному алкин-модифицированному производному фталоцианина кремния (alSiPc) посредством катализируемого медью азид-алкинового циклоприсоединения Хьюсгена («щелчковая химия»). Затем azBSA/alSiPc был ковалентно присоединен с помощью клик-химии к частице PA размером прибл. 67 нм (ПА/БСА/alSiPc). Родная система не имела выбросов. Однако, когда систему инкубировали при 37°С в течение 30 мин с пищеварительным ферментом трипсином, было видно, что система стала флуоресцентной. Это явление связано с тем, что трипсин расщепляет «слабое звено» BSA, которое высвобождает свободный alSiPc, высокофлуоресцентный краситель.
Было подтверждено, что система PA/BSA/alSiPc является биосовместимой, и для исследования активированной флуоресценции в раковых клетках использовали клетки немелкоклеточного рака легкого человека (A549клеточная линия). Систему PA/BSA/alSiPc инкубировали с клетками в различные моменты времени, чтобы наблюдать увеличение флуоресценции с течением времени по мере того, как клетки поглощают систему. Частица попадает в лизосомы и эндосомы раковой клетки. Именно здесь находятся пищеварительные ферменты, и БСА расщепляется посредством эндоцитоза, что приводит к высвобождению свободного alSiPc в клетке. С помощью сканирующей конфокальной микроскопии живых клеток было видно, что в клетке активировалась флуоресценция. Кроме того, система была оценена в in vitro установка фотодинамической терапии и сравнение со свободным флуорофором, а также с системой частиц без линкера BSA. (2) Полностью органические массивы коллоидных кристаллов, активные в рентгеновском излучении, демонстрирующие контроль цвета посредством последовательного переноса энергии резонанса Фёрстера (FRET) и контроля фотонной запрещенной зоны.
Рентгенофлуоресцентная компьютерная томография (XFCT) является привлекательной альтернативой традиционным методам оптической визуализации. Чтобы избежать потенциальных проблем с токсичностью, которые возникают с агентами для визуализации, содержащими тяжелые металлы, особенно гадолиний, мы предлагаем полностью органическую систему, которую можно настраивать по всей видимой области посредством разумного выбора пар донор/акцептор для резонансной передачи энергии Фёрстера (FRET). В существующей системе наночастицы полистирола размером менее 100 нм были синтезированы с различными органическими красителями, инкапсулированными внутри частицы. Были синтезированы три серии эмиттеров с антраценом (Anth), Anth и модифицированным азидом производным нафталимида (Napth), а также Anth, Napth и производным родамина B (RhB) (серия эмиттеров n 9).0047 o
1, n o 2 и n o 3 соответственно). Антрацен, широко используемый органический сцинтиллятор синего излучения, используется в качестве источника рентгеновского «насоса» для передачи энергии на нафт (зеленый излучатель) с последующей передачей от нафта в RhB (красный излучатель), где это применимо. Кроме того, наночастицы самособирались в электростатически стабилизированные кристаллические коллоидные массивы. Путем настройки полосы заграждения кристалла через излучение Anth, Napth и RhB для серии излучателей n o 1, n o 2 и n o 3 соответственно, на цвет могло сильно влиять изменение локальной плотности оптических состояний. Кроме того, все серии эмиттеров можно комбинировать для получения различных цветов, включая белый. Таким образом, полностью настраиваемый органический коллоидный кристалл, активный в рентгеновском излучении, может излучать широкий спектр цветов, одновременно смягчая токсические эффекты, наблюдаемые у соединений, содержащих тяжелые металлы, содержащие рентгеновские лучи. (3) Поликристаллические керамические сцинтилляторы LSO:Ce, покрытые органическим флуорофором, для рентгеновской биовизуализации Оксиортосиликат лютеция, легированный 1–10% церия (Lu
2 SiO 5 :Ce, LSO:Ce) радиолюминесцентные частицы покрыты одним или несколькими красителями для создания эффективного переноса энергии между ядром и красителем или между двумя красителями при возбуждении рентгеновскими лучами. Поверхность частиц LSO:Ce модифицировали алкин-модифицированным нафталимидом (6-пиперидин-1-ил-2-проп-2-ин-1-ил-1H-бензо[ de
]изохинолин-1,3-(2 H )-дион, AlNap) и/или модифицированный алкином родамин B ( N -(6-диэтиламино)-9-{2-[(проп-2-ин-1-илокси)карбонил]фенил}-3 H -ксантен-3-илиден)- N -этилэтанаминий, AlRhod) для настройки возбуждаемой рентгеновским излучением оптической люминесценции от синего до зеленого и красного с использованием резонансного переноса энергии Фёрстера (FRET). Поскольку рентгеновские лучи проникают в ткани намного эффективнее, чем УФ/видимый свет, люминофоры, модифицированные флуорофорами, могут найти применение в качестве средств биовизуализации. С этой целью люминофоры инкубировали с нейронами коры головного мозга крыс и визуализировали через 24 часа. Поверхность LSO:Ce, модифицированная AlNap, была успешно визуализирована in vitro с рентгеновской трубкой малой мощности. Чтобы использовать частицы, модифицированные флуорофором LSO:Ce, в качестве визуализирующих агентов, они не должны вызывать цитотоксичность.
Ни LSO:Ce, ни LSO:Ce, модифицированные AlNap, не проявляли цитотоксичности в отношении нормальных клеток дермальных фибробластов человека или нейронов коры головного мозга мыши соответственно.