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研究生: 謝品瑋
Pin-Wei Hsieh
論文名稱: 抗氧化磁性Fe奈米粒披覆之SiO2微球於藥物載體之應用
Antioxidative magnetic Fe nanoparticles - coated SiO2 microspheres for drug delivery
指導教授: 郭東昊
Dung-Hau Kuo
口試委員: 曾靖孋
Ching-li Tzeng
白孟宜
Meng-Yi Bai
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工程學院 - 材料科學與工程系
Department of Materials Science and Engineering
論文出版年: 2014
畢業學年度: 102
語文別: 中文
論文頁數: 127
中文關鍵詞: 金屬鐵奈米粒複合Fe/SiO2藥物載體磁性微球藥物載體藥物載體與L929細胞之生物評估。
外文關鍵詞: Iron nanoparticles, composite Fe/SiO2 drug carriers, magnetic drug carriers, biomedical evalution
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  • 本實驗大致可分為四部份,第一部分是製備二氧化矽中空球,並利用化學還原法製Fe/SiO2複合中空球,採用一步法在外層披覆SiO2,粒徑約200±100nm。
    第二部份是利用二氧化矽實心球採用化學還原法製備Fe/SiO2複合球,分別使用0.1M、0.375M、0.51M氯化鐵溶液製備,加入TEOS披覆一層SiO2,所得粒徑約200±20 nm。磁性微球的分析上,採XRD、EDS、ICP-MS確認金屬鐵的含量和型態,以TEM確認其微結構,SQUID磁滯曲線測其飽和磁性和矯頑磁力。
    第三部份研究則是藥物釋放實驗,藥物釋放實驗以FITC螢光染劑做為模擬藥物,測試釋放行為,其結果顯示Fe/SiO2複合球之釋放行為分為兩步驟,SiO2上的FITC染劑快速釋放行為和SiO2不同。
    第四部份研究體外實驗,包括生物適應性、Live/dead staining、TEM切片圖、載體與細胞共培養之光學圖。實驗使用L929細胞做為評估,使用WST-8分別做SiO2、Fe/SiO2載體對細胞活性評估,可以得知複合球活性較SiO2實心球低。於Live/Dead stain image 也能夠用肉眼可見的差異證實了載體濃度不同對細胞存活率的影響,與WST-8測試結果相輔相成。在與細胞共培養的光學照片和TEM切片圖則可觀察到細胞與載體的互動,證實細胞的吞噬作用會把約200nm的載體吞吐進細胞內。


    This study is divided into four parts. The first part is to prepare hollow Fe/SiO2 composite spheres by using poly(acrylic acid) as a template and TEOS as a precursor for SiO2 hollow spheres, followed by depositing Fe nanoparticles on hollow spheres with a chemical reduction reaction conducting in an emulsion solution. To avoid the oxidation of Fe nanoparticles, the Fe/SiO2 hollow spheres were covered with a thin SiO2 layer. The final diameter of the Fe/SiO2 hollow sphere is 200±20 nm.
    The second part is to prepare Fe/SiO2 composite spheres instead of hollow spheres with three different concentrations of FeCl3 solution. The SiO2-protected Fe/SiO2 composite spheres had the diameter of 200±20 nm.The methods to characterize the Fe/SiO2 spheres are XRD、EDS and ICP-MS to confirm the structure and composition of Fe nanoparticles.
    Microstructure was characterized by TEM and the magnetic performance was measured by SQUID.
    The third part studies the drug release experiment of Fe/SiO2 composite spheres, compared to that for SiO2-only spheres.
    The last part is to study the biological compatibility by WST-8 cell viability test、Live/Dead staining、TEM ultrathin section, and optical image from cell co-culture with drug carriers. The cell used in biological compatibility is L929 together with SiO2 spheres and Fe/SiO2 composite spheres. The result showed that the cell viability of Fe/SiO2 composite spheres was lower than that of SiO2 spheres. The similar result also showed in live/dead staining image. From the TEM image, it had observed the composite spheres inside the cell because of the cell endocytosis behavior .

    誌謝 I 摘要 II Abstract IV 目錄 VI 圖目錄 VIII 表目錄 XI 第一章 緒論 1 1.1奈米科技 1 1.1.2 奈米材料之效應 2 1.1.3奈米材料之製備 5 1.1.4奈米材料在藥物載體的運用 6 1.2磁性奈米材料介紹 7 1.2.1 奈米磁性理論 7 1.2.2磁性奈米粒的製備方法介紹 11 1.2.3 磁性奈米材料在生醫領域的應用 13 1.3中孔洞材料介紹 14 1.4研究動機 15 第二章 基礎理論 16 2.1 奈米藥物載體 16 2.2 二氧化矽之溶膠-凝膠合成反應 18 2.3金屬鐵奈米顆粒合成方法 21 2.4 奈米磁性顆粒於生醫領域應用 30 第三章 實驗方法與步驟 53 3.1 實驗藥品 53 3.2實驗設備 55 3.3實驗流程 55 3.4複合磁性中空/微球載體製備方法 60 3.4.1 SiO2中空球製備 60 3.4.2 磁性複合中空球載體製備 62 3.4.3 二氧化矽微球製備 63 3.4.4 磁性複合微球載體製備 64 3.5 藥物載體釋放實驗 69 3.6體外實驗 (In Vitro) 70 3.6.1小鼠纖維母細胞( L929 )細胞培養 70 3.6.2 細胞活性測試 75 3.6.3 載體於細胞之吞噬作用之TEM切片實驗 79 3.6.4 Fe/SiO2複合球與細胞共培養之影像 81 3.7 材料特性分析儀器介紹 81 3.7.1 表面形貌分析 81 3.7.2 元素分析 82 3.7.3 結構分析 84 3.7.4 磁性分析 84 3.7.5 吸光值量測 85 第四章結果與討論 85 4.1結合化學還原法製備磁性複合中空球載體 85 4.1.1中空球製備 87 4.1.2磁性Fe/SiO2複合中空球載體製備 88 4.2磁性複合實心球載體製備 91 4.2.1 SiO2實心球製備 91 4.2.2磁性複合微球載體製備 93 4.3 藥物釋放實驗 111 4.4 生物體外實驗(In Vitro) 112 4.4.1 WST-8細胞活性測試 112 4.4.2 LDH 細胞毒性測試 114 4.4.3 Live/Dead staining 螢光染色 115 4.4.4 Fe/SiO2複合球與L929細胞共培養 118 4.4.5 Fe/SiO2複合球與L929細胞共培養之TEM切片圖 120 第五張 結論 122 參考文獻 124

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