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使用PμSL 3D打印技術(shù)制備金納米花包覆的光敏感元結(jié)構(gòu)用于癌癥熱療

更新時間:2024-12-11點擊次數(shù):842

貴金屬納米顆粒特性特別形式,在生物醫(yī)學領(lǐng)域具有應(yīng)用價值置之不顧,如光熱治療(PTT)技術(shù)不斷完善,可實現(xiàn)微創(chuàng)抗癌治療,相較于化療等對健康細胞損害較小方便。然而著力提升,PTT存在諸多問題,如毛細血管滲漏綜合征傳遞、皮膚癥狀及深層治療無效等融合,限制了其的廣泛應(yīng)用,若采用過渡金屬氧化物納米顆粒則有望改善光療缺陷相關性。金納米顆粒(AuNPs)因其穩(wěn)定性完成的事情、生物相容性、高效光熱轉(zhuǎn)換及局部等離子體共振(LPR)特性穩定,在熱療研究中備受青睞改造層面。


在與其他傳統(tǒng)3D打印技術(shù)相比較,例如立體光刻(SLA)優勢與挑戰、選擇性激光燒結(jié)(SLS)新體系、熔融沉積建模(FDM)等,水凝膠所需的3D打印技術(shù)創造,旨在實現(xiàn)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的高效率構(gòu)建不難發現、時間有效利用以及超高打印精度,從而尋求在多個維度上的最佳平衡設備製造。來自馬克斯-普朗克研究所發展需要、薩班哲大學的研究團隊,最終選擇采用摩方精密面投影微立體(PμSL)光刻3D打印技術(shù)管理,結(jié)合計算機輔助設(shè)計軟件顯示,實現(xiàn)了kirigami結(jié)構(gòu)的精準打印。


相關(guān)研究成果以“Fabrication of Gold Nanoflower-Coated Photosensitive Meta Structures Using PμSL 3D Printing for Hyperthermia Applications"為題發(fā)表在國際期刊《ACS Applied Polymer Materials》上效率和安。


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該研究對五種不同配方的LIHAM水凝膠進行了系統(tǒng)的形態(tài)設計能力、物理及熱學特性比較分析。這些水凝膠的制備原料包括西蘭花提取物深入開展、聚多巴胺(PDA)更為一致、玫瑰紅(RB)、N-異丙基丙烯酰胺-聚乙二醇(NIPAM-PEG)的共聚物以及金納米花技術的開發。隨后研究與應用,本研究進一步深入探討了不同添加劑材料對水凝膠性能的促進作用。此外更高效,通過對比實驗全面協議,該研究詳細考察了水凝膠的可打印性、最佳曝光時間以及適宜的光強度,以確立理想的LIHAM水凝膠制備標準越來越重要。


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圖1. (a) 展示了制備LIHAM水凝膠的溶液合成步驟及所需化學試劑線上線下,包括HEMA、PEG醒悟、PEGDA和TPO-L數據顯示;(b) 描述了在先前研究中,如何將玫瑰紅(RB)與由西蘭花提取物和PDA合成的AuNPs進行結(jié)合并包覆的實驗步驟能運用。

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圖2. 摩方精密 microArch® S240(精度:10 μm)生物打印機制備kirigami結(jié)構(gòu)的詳細步驟,以及制備LIHAM水凝膠的具體流程智能設備。

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圖3. 根據(jù)不同打印時間和強度參數(shù)不可缺少,制備了LIHAM kirigami水凝膠。

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圖4. 以西蘭花提取物為原料成功制備的AuNPs特點,以及其四類混合物積極回應。

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圖5. AuNPs的形態(tài)學、光學又進了一步、熱學及生物分析多種場景。

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圖6. 五種水凝膠在500至4000 cm-1波數(shù)范圍內(nèi)的傅里葉變換紅外光譜(FTIR)分析。

研究團隊對五種不同配方的水凝膠進行了差示掃描量熱法(DSC)分析規劃,以觀察相變擴大公共數據、玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)值和反應(yīng)。同時帶動擴大,對這五種水凝膠進行了熱療分析核心技術體系,以檢驗熱療效果,這是研究的重要目標之一持續發展,并證明開發(fā)的水凝膠是具有光熱響應(yīng)的必然趨勢。


實驗數(shù)據(jù)表明,LIHAM水凝膠的Tg值為36.15°C擴大,而LIHAM@AuNPs水凝膠的Tg值提升至37.16°C多樣性,表明AuNPs的加入增強了NIPAM與PEG間的物理鍵,限制了分子運動新格局。AuNPs與AuNPs@RB間的化學鍵較強明顯,RB的加入僅輕微降低了Tg值。FTIR分析顯示顯示,LIHAM@AuNPs與LIHAM@AuNPs@RB間的峰值差異顯著技術創新,RB的加入猝滅了AuNPs的部分化學鍵,導致Tg值下降重要作用。


LIHAM@AuNPs@PDA水凝膠的Tg值增至40.93°C優化服務策略,反映出AuNPs@PDA間強鍵的作用,增加了水凝膠的活化能。LIHAM@AuNPs@PDA@RB水凝膠需最高能量兩個角度入手,共軛AuNPs@PDA@RB增強了化學鍵建強保護,分子運動需更多能量,Tg值達42.34°C生產效率。


LIHAM水凝膠未顯示熔點使命責任,呈無定形結(jié)構(gòu)。但隨著添加劑增加使用,尤其是LIHAM@AuNPs@PDA@RB水凝膠合規意識,DSC分析顯示半結(jié)晶聚合物結(jié)構(gòu),結(jié)晶溫度43-45°C有效性,熔點46.14°C創新內容,熔化需0.23040 J/g焓。水凝膠由無定形轉(zhuǎn)變?yōu)榘虢Y(jié)晶廣泛關註,化學和物理鍵的變化解釋了機械性能的提升和Tg值的增加善於監督。LIHAM水凝膠的透明性表明其為無定形聚合物,而LIHAM@AuNPs@PDA@RB水凝膠的半透明性及DSC分析結(jié)果證實其為半結(jié)晶結(jié)構(gòu)就能壓製。


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圖7. 不同水凝膠的DSC分析及這些水凝膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)值更合理。


隨后,研究團隊針對這五種水凝膠在未啟動加熱裝置的前提下更優美,進行了565 nm黃色激光的照射處理各方面,并對其形狀變化進行了細致的分析。圖8展示了LIHAM系列水凝膠在實驗過程中的形態(tài)演變成效與經驗,依次展示了水凝膠打印完成后的原始狀態(tài)著力提升、在565 nm黃色激光照射20分鐘后的變化狀態(tài),以及在加熱器加熱20分鐘后的最終形態(tài)傳遞。


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圖8. (a) 在565nm(黃色激光)光源下融合,對不同水凝膠進行熱療分析,這是AuNPs相關性、RB和PDA提高溫度的最佳光源完成的事情,展示了水凝膠在初始狀態(tài)、經(jīng)過565nm激光照射20分鐘后以及隨后加熱器加熱20分鐘后的厘米尺度長度變化穩定。(b) AuNPs改造層面、RB和PDA光敏劑在三種不同可見光源(470nm(藍色),565nm(黃綠色)和625nm(紅色))下照射20分鐘后的溫度變化品質。(c) 不同水凝膠在初始狀態(tài)利用好、565nm激光照射和加熱器加熱后的長度變化。

總結(jié):本研究組成功研發(fā)的LIHAM@Au@PDA@RB水凝膠在熱療領(lǐng)域表現(xiàn)出了優(yōu)異的應(yīng)用潛力解決問題,它有可能在癌癥治療過程中替代被切除的組織系列,發(fā)揮重要作用作用。本研究的成果不僅為水凝膠在光熱治療領(lǐng)域的應(yīng)用提供了新的思路,同時也展示了其作為癌變區(qū)域皮膚貼片的巨大應(yīng)用前景慢體驗。該水凝膠在機械性能著力增加、熱學性能以及形態(tài)穩(wěn)定性等方面的優(yōu)異表現(xiàn),充分證明了其作為一種具有廣闊發(fā)展空間的高性能材料的價值科技實力。