CN111558047B - 氧化石墨烯药物载体及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种氧化石墨烯药物载体及其制备方法和应用,该氧化石墨烯药物载体的制备方法为:(1)在氧化石墨烯的分散液中加入聚乙二醇双胺,在活化剂的作用下进行酰胺缩合反应得到GO‑PEG;(2)将GO‑PEG溶于溶剂中配置成GO‑PEG分散液,加入氧化海藻酸钠,在活化剂作用下进行席夫碱反应;反应结束后进行纯化、干燥,得到氧化石墨烯药物载体GO‑PEG‑OSA。将GO‑PEG‑OSA分散在溶剂中配置成GO‑PEG‑OSA分散液,加入药物溶液,搅拌10~20h,离心,得到纳米药物。本发明的药物载体和纳米药物对pH和光热敏感,具有“pH/温热”双重智能响应释放特性,具有优良的生物相容性、稳定性和水溶性,可高效快速携带药物进入病灶。

Description

氧化石墨烯药物载体及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域,尤其涉及一种氧化石墨烯药物载体及其制备方法和应用。
背景技术
恶性肿瘤的传统治疗方案,主要包括手术切除、化疗、放射治疗。多数患者诊断时已为局部中晚期,化疗是不可避免的主要手段之一。除了化疗对患者机体正常组织造成的副作用,肿瘤耐药是临床上不容忽视的重大问题。一旦患者出现化疗耐药,只能是更换化疗药物或加大剂量,这无疑加重患者的副作用,降低治疗的依从性,而且疗效仍不确切。为了克服肿瘤耐药、提高肿瘤治疗效果、延长患者生存周期,临床上提出了靶向治疗、光动力热疗、免疫治疗等多种方案,但适用群体少、疗效不稳定等缺点限制了其使用,临床上难以实现低价、安全可靠、高效的综合治疗方案。
紫杉醇(PTX)是针对恶性肿瘤常规化疗药,临床上应用广泛,但紫杉醇由于水溶性差、口服难以吸收的特点,往往仅限于静脉注射。静注后在血液循环中的紫杉醇缺乏肿瘤靶向性,不仅病灶难以达到有效可控的药物浓度,且常引起过敏、骨髓抑制、神经毒性等全身系统毒副作用。不仅如此,由于长期化疗过程中肿瘤耐药性的出现,为达到预期疗效,只能加大紫杉醇剂量,这样进一步导致毒副作用增大。这是长期困扰临床肿瘤治疗的现实难题。
基于纳米技术的药物递送系统,提供了改善PTX抗肿瘤功效的机会,与常规药物相比,PTX负载纳米药物在提高药物溶解度和生物利用度方面具有优势,通过增强渗透性和保留效应实现智能药物递送,并减少毒副作用。如白蛋白结合型紫杉醇这一新型制剂,以纳米微粒白蛋白为载体,优化了紫杉醇水溶性,通过白蛋白受体(Gp60)穿胞途径及肿瘤细胞外间质的酸性分泌蛋白(SPARC)途径来提高肿瘤部位药效,目前已用于临床。尽管白蛋白结合型紫杉醇可增加药物在肿瘤细胞的摄取,但肿瘤细胞表面耐药糖蛋白(P-gp protein)会将胞吞的紫杉醇重新外泵,因此,目前临床的纳米药物仍没有彻底解决肿瘤对化疗药物耐药的问题。为了最大化紫杉醇抗肿瘤效益,临床上亟需一种低成本、安全高效、低毒副作用且能针对P-gp蛋白这一靶点,克服肿瘤耐药的紫杉醇纳米递送新方案。
P-gp蛋白是ATP能量依赖型蛋白家族的一员,而ATP生成在很大程度上是依赖线粒体氧化还原呼吸链,因此,损伤肿瘤细胞线粒体、阻断ATP的能量供应,是一种抑制P-gp蛋白功能的潜在手段。研究表明,光热疗法可以通过近红外光激发下产生大量活性氧(ROS)代谢物,攻击线粒体促进癌细胞凋亡发生;同时光热疗法也可以加热局部温度、增强化疗药物在癌症局部的渗透和吸收,通过抑制DNA损伤修复,逆转对化疗药物的耐药。因此,基于纳米药物递送系统的化疗,与近红外光(808nm波长)激发诱导的“光动力/光热”二者的高效结合,可以增强紫杉醇的细胞内浓度、完成温热条件下智能药物释放,甚至可作为一种有前景的逆转肿瘤耐药的策略。但是目前纳米药物递送系统的材料大部分仅具有装载药物能力,而材料本身不具有治疗的功能,要达到同步热、化疗的功效则需要同时装载多种药物,该类方法操作难度相对较高、合成纳米材料亦缺乏生物稳定性。因此,寻找一种具有可携带化疗药物、本身具有“光敏/温热”双重效应的材料,是解决该临床难题的突破口。
氧化石墨烯(GO)是近年来具有相当潜力的生物材料,由于其独特的片层结构、高药物负载和质膜穿越能力以及高度的可修饰性能,GO已在生物医学领域得到广泛应用。同时,GO还具有较强的光热转换能力,特别是在近红外光波长区域,对光产生较强的吸收和热转换效应,产生的热量可以提高肿瘤病灶周围温度,进而间接或直接杀伤肿瘤细胞。因此,理论上来说,GO与PTX结合形成的纳米药物有望联合热化疗双模式提高肿瘤治疗效果、改善化疗耐药。但是,目前单纯的GO纳米材料,容易在在富含蛋白质或盐渍的环境(如细胞培养基和血清)中聚集,进而表现出相应的剂量依赖性毒性。为了改善这种生物材料,最有效的方法是通过共价或非共价共轭对GO进行表面涂层改性。聚乙二醇双胺(PEG)是生物学中常用的改性试剂,因其在有机溶剂中的高溶解度、最小的毒性和蛋白质抗性。研究发现,PEG修饰的GO(GO-PEG)纳米颗粒可显示出更高的稳定性和更好的生物相容性;而其负载PTX的PTX@GO-PEG纳米颗粒,可相对单纯PTX产生更加良好的抗肿瘤效应。
在肿瘤机体内,肿瘤病灶的微环境大不同于正常组织,其酸碱度(pH=5.5)往往远远低于正常部位(pH=7.4)。为了在肿瘤区域内实现化疗药物的智能加速给药,可设计具有低pH触发的药物释放纳米药物,该类具有药物酸性释放性能的材料具有良好的临床应用前景。但上述PTX@GO-PEG纳米颗粒缺乏对外部pH刺激的反应能力,如何优化该纳米药物、定制药物释放形成精确治疗,是目前另一难题。
发明内容
本发明的目在于提供一种氧化石墨烯药物载体及其制备方法和应用,本发明的氧化石墨烯药物载体以及制作的纳米药物具有pH/温热双重响应。
本发明所采取的技术方案为:
一种氧化石墨烯药物载体的制备方法,包括如下步骤:
(1)在氧化石墨烯的分散液中加入聚乙二醇双胺,在活化剂的作用下进行酰胺缩合反应得到GO-PEG;
(2)将GO-PEG溶于溶剂中配置成GO-PEG分散液,加入氧化海藻酸钠,在活化剂作用下进行席夫碱反应;反应结束后进行纯化、干燥,得到氧化石墨烯药物载体GO-PEG-OSA。
步骤(1)和(2)中,所述活化剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的混合物。
所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的质量比为(0.5~1):(1~2)。
所述酰胺缩合反应的温度为30~40℃。
所述酰胺缩合反应的时间为10~20h。在一些优选的实施例中,所述酰胺缩合反应的时间为12h。
所述氧化石墨烯的分散液pH为5~6。
所述氧化石墨烯和聚乙二醇双胺的质量比为(0.01~0.05):(40~50)。
所述氧化石墨烯粒径为50~200nm。
所述席夫碱反应的温度为10~30℃。在一些优选的实施例中,所述席夫碱反应选择在室温中进行。
所述席夫碱反应的时间为10~20h。在一些优选的实施例中,所述席夫碱反应的时间为12h。
所述GO-PEG分散液的pH为8~8.5。
所述GO-PEG与氧化海藻酸钠的质量比为(0.01~0.02):(10~20)。
所述GO-PEG-OSA的分子量≤3500。
所述纯化方法为透析法。
一种氧化石墨烯药物载体,由上述制备方法得到。
上述氧化石墨烯药物载体在制备热疗用药物中的应用。
所述药物为抗肿瘤药物。
一种纳米药物的制备方法,包括如下步骤:将上述GO-PEG-OSA分散在溶剂中配置成GO-PEG-OSA分散液,加入药物,搅拌10~20h,离心,得到纳米药物。
所述药物为抗肿瘤药物。
所述药物为紫杉醇(PTX)、阿霉素、铂类等疏水性化疗药物。
一种纳米药物,由上述制备方法得到。
本发明首先用双氨基化的聚乙二醇PEG修饰氧化石墨烯GO的表面形成GO-PEG纳米复合物,进而在温和条件下与氧化海藻酸钠OSA混合,通过席夫碱反应合成GO-PEG-OSA药物载体,最后使用透析方法进一步合成负载药物的纳米药物。
OSA是一种由天然多糖海藻酸钠(SA)经氧化处理后得到的材料,保留了SA优异的生物降解性、生物相容性和水溶性,同时由于醛基的存在而显示出pH响应性质,并且OSA的亲水性能有助于避免静脉注射后单核吞噬细胞系统的药物清除。因此,本发明将OSA引入药物载体中并用于制备纳米药物可有助于实现pH敏感的药物释放效果并避免药物被清除。结合GO具有的光热性能,可赋予药物载体和纳米药物“pH/温热”双重智能响应释放特性。
相较于现有技术,本发明取得了如下有益效果:
(1)本发明的药物载体和纳米药物对pH和光热敏感,具有“pH/温热”双重智能响应释放特性。
(2)本发明的药物载体和纳米药物具有优良的生物相容性、稳定性和水溶性,可高效快速携带药物进入病灶。
(3)本发明的药物载体可负载抗肿瘤药物紫杉醇,改善紫杉醇水溶性不足、性质不稳定等缺点;同时,在近红外照射下具有良好的产热效应及活性氧生成能力,可以通过“光热/光动力/化疗”结合逆转肿瘤耐药,完成紫杉醇高效低毒的抗肿瘤作用,产生比单药紫杉醇更高效、更安全的抗肿瘤效果。
(4)本发明的药物载体表面具有丰富的基团,具有高度携带能力,除了紫杉醇外,还可与其他药物、核素、染料等分子反应,对其进行负载,进行多重化疗、光动力热疗等多功能化衍生。
附图说明
图1为GO-PEG-OSA的红外光谱图;
图2为GO-PEG-OSA的透射电镜图;
图3为GO与GO-PEG-OSA的人胃正常粘膜上皮细胞毒性图;
图4为PTX@GO-PEG、PTX@GO-PEG-OSA的pH/温热响应释放曲线;
图5为PTX@GO-PEG-OSA被胃癌细胞摄取的荧光图,其中a表示FITC标记的PTX@GO-PEG-OSA纳米药物荧光图,b表示被DAPI标记的胃癌细胞荧光图,c表示a和b叠加后的荧光图;
图6为GO-PEG-OSA、PTX@GO-PEG-OSA对胃癌细胞产生化疗效应图;
图7为GO-PEG-OSA、PTX@GO-PEG-OSA在近红外激发下温热效应、产生活性氧、损伤线粒体氧化呼吸链、抑制P-gp耐药蛋白能量供应图;
图8为GO-PEG-OSA、PTX@GO-PEG-OSA在近红外激发下对胃癌细胞热化一体治疗的抗肿瘤效应。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例1
本实施例提供一种氧化石墨烯药物载体GO-PEG-OSA,其制备方法包括如下步骤:
(1)制备氧化石墨烯分散液
称取一定量的微米级氧化石墨烯,分散到蒸馏水中配制成质量浓度为10mg/ml的悬浮液,然后用超声分散仪在4℃下间歇超声24h,超声功率为600w;然后5000rpm离心10min,收集上清液,然后冷冻干燥,得粒径约为100nm的纳米氧化石墨烯。
称取一定量的纳米氧化石墨烯,用蒸馏水分散,配制成质量浓度为5mg/ml的纳米氧化石墨烯分散液。然后加入1mol/L的氢氧化钠溶液,调节分散液的pH至10,室温下磁力搅拌1小时,然后6000rpm离心,弃去上清。接着加入0.1mol/L的HCl的洗涤沉淀,重悬,6000rpm离心,重复至上清液pH为中性。最后将所收集的纳米氧化石墨烯分散到蒸馏水中配置成质量浓度为1mg/mL的分散液。
(2)制备GO-PEG
取50ml步骤(1)配置所得的1mg/mL纳米氧化石墨烯分散液,加入0.1mol/l的HCl调节pH至5~6。加入50mg的聚乙二醇双胺,搅拌1h后加入100mg的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和200mg的N-羟基琥珀酰亚胺(NHS),37℃下磁力搅拌12h。反应结束后,6000rpm离心,弃去上清,然后用蒸馏水将沉淀重悬,重复离心重悬步骤2~3次,收集离心冷冻干燥,得GO-PEG。
(3)制备GO-PEG-OSA
称取一定量的GO-PEG,加入蒸馏水配制成质量浓度为1mg/mL的GO-PEG分散液,备用。取20mL的GO-PEG分散液置于圆底烧瓶中,然后用Tris-HCl缓冲溶液将分散液的pH调节成8~8.5,加入10mg的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和20mg的N-羟基琥珀酰亚胺(NHS),搅拌1h后,然后加入20mg的氧化海藻酸钠,室温下搅拌12h,然后加入到透析袋中蒸馏水透析3天(截留分子量:3500),然后冷冻干燥,得氧化石墨烯药物载体GO-PEG-OSA。
对GO-PEG-OSA进行性能测试,结果如下:
(1)红外测试
取少量GO-PEG-OSA粉末与溴化钾粉末混合然后压成薄皮,采用红外测试仪进行分析,得到GO-PEG-OSA地红外光谱图如图1所示。图1的红外光谱图中,GO-PEG-OSA材料在3400cm-1(GO的羟基和羧基)、和1400cm-1(GO的羟基和环氧基)出现了特异吸收峰。同时2960cm-1(PEG的C-H的基团)和1050cm-1(PEG的-C-O-基团)亦可见新的峰值,说明PEG链成功共价接枝到氧化石墨烯片表面。此外,GO-PEG-OSA在1610cm-1处出现了特殊的峰,这是由于GO-PEG与OSA之间连接的酰胺键有关(-C=N-基团)。FI-TR近红外实验结果证实了GO-PEG-OSA药物载体的合成成功。
(2)透射电镜测试
对GO-PEG-OSA进行透射电镜测试,结果如图2所示。图2的投射电镜图中,GO-PEG-OSA材料呈现特殊的片状结构,这提示GO材料经过PEG、OSA的偶联后仍保持原来的片层结构。
(3)细胞毒性
将人胃正常粘膜上皮细胞(GES-1)消化重悬后细胞浓度调整为2×104/L,在96孔培养板内每孔加入培养液体积为100μL。待细胞贴壁后分别加入不同浓度梯度的GO和GO-PEG-OSA。加药后的48h,吸去上清液,每孔加入PBS清洗,在各组孔内加入10μL CCK-8工作液(质量浓度为10%,日本同仁),继续37℃孵育1h。酶标仪测定450nm波长各孔的吸光度(A)值。实验重复3次,并绘制细胞毒性曲线,进而确定其IC50值。结果如图3所示。
图3的细胞毒性图中,在不同浓度的GO-PEG-OSA处理下,GES-1细胞的细胞存活率均在85%以上,而GO则呈现浓度依赖性的明细细胞杀伤效应,这提示了PEG与OSA的修饰大大提高了GO纳米载体的生物安全性。
实施例2
本实施例提供一种纳米药物,其制备方法如下:
取一定量实施例1的GO-PEG-OSA分散到蒸馏水中,配制成浓度为5mg/L的GO-PEG-OSA分散液。取2ml的GO-PEG-OSA分散液,加入200μL的PTX溶液,将混合物在4℃下搅拌12h,然后以10000rpm离心20min。随后,收集上清液并利用高效液相分析法(HPLC)测量游离PTX的含量。将沉淀物再次用蒸馏水分散并冷冻干燥,得到负载PTX的纳米药物PTX@GO-PEG-OSA。
作为对比,在制备纳米药物过程中将GO-PEG-OSA替换成实施例1步骤(2)所制得的GO-PEG,则可以得到另一种纳米药物PTX@GO-PEG。
性能检测
(1)缓释效果
按释放环境不同将样品组分为血浆模拟组pH=7.4及肿瘤模拟组pH=5.5两种。
分别称取10mg的PTX@GO-PEG或者PTX@GO-PEG-OSA置于离心管中,分别加入pH为5.5和pH为7.4的磷酸盐缓冲溶液,然后将离心管置于37℃摇床100rpm振荡。到设定时间点取出离心管,10000rpm离心,收集上清液,然后补充10ml的磷酸盐缓冲溶液,继续振荡;将每个时间点收集的上清液,冷冻干燥,然后加入1ml的DMSO,用紫外分光光度计测量其在265nm处的吸光度值,代入标准曲线的回归方程,算出释放的PTX的含量,计算累计释放量。
PTX@GO-PEG或者PTX@GO-PEG-OSA的缓释曲线如图4所示。图4的缓释曲线图中,在48h的释放周期内,PTX@GO-PEG组在pH=7.4或者pH=5.5的情况下,其药物释放曲线没有差异。而在PTX@GO-PEG-OSA中,与pH=7.4相比,pH=5.5组的药物释放速度明显加快,这可能是由于GO-PEG与OSA之间的席夫碱结构的酰胺键在酸性环境下降解所致,提示PTX@GO-PEG-OSA可以呈现pH酸性响应的智能加速释放。与此同时,在12h时间点进行近红外光激发处理,PTX@GO-PEG-OSA可以呈现温热响应的加速释放,而“pH/温热”的智能释放则有利于紫杉醇在肿瘤部位顶点产生抗肿瘤作用。
(2)被细胞摄取能力
在共聚焦皿中培养紫杉醇耐药的胃癌细胞(HGC-27/PTX)至70-80%的密度,加用FITC标记的PTX@GO-PEG-OSA纳米药物共同孵育4h后,用激光共聚焦显微镜观察纳米药物被胃癌细胞的摄取能力,结果如图5所示,其中a表示FITC标记的PTX@GO-PEG-OSA纳米药物荧光图,b表示被DAPI标记的胃癌细胞荧光图,c表示a和b叠加后的荧光图。
图5的激光共聚焦图中,可以见到在细胞核周围有大量的荧光聚集(白色箭头),提示PTX@GO-PEG-OSA可被HGC-27/PTX细胞大量快速摄取。
(3)抗肿瘤效应
将紫杉醇耐药的胃癌细胞(HGC-27/PTX)消化重悬后细胞浓度调整为2×104/L,在96孔培养板内每孔加入培养液体积为200μL。待细胞贴壁后将细胞分为四个组:空白对照组(Blank)、GO-PEG-OSA、PTX以及PTX@GO-PEG-OSA组。加药后的48h,在各组孔内加入20μL MTT工作液(5g/L),继续37℃孵育2h。吸去上清液,每孔加入二甲基亚砜(DMSO)200μL,置平板摇床震荡至结晶完全溶解后,酶标仪测定490nm波长各孔的吸光度(A)值。实验重复3次,并绘制细胞毒性曲线,进而确定其IC50值。结果如图6所示。
图6的细胞毒性图中,Blank、GO-PEG-OSA组的细胞存活率均在85%以上,这提示GO-PEG-OSA对肿瘤细胞相对无毒,而PTX与PTX@GO-PEG-OSA组均可见细胞存活率降低。但与相同浓度的PTX相比,PTX@GO-PEG-OSA纳米组的抗肿瘤效应更高。
(4)温热效应、活性氧、线粒体膜电位、ATP生成和Rho123吸收性能
在水溶液中加入GO-PEG-OSA,并在近红外光照下检测溶液的温度及单线氧产生能力。同时将紫杉醇耐药的胃癌细胞(HGC-27/PTX)消化重悬后细胞浓度调整为2×105/mL,在6孔培养板内每孔加入培养液体积为2mL。待细胞贴壁后将细胞分为三个组:Blank空白组、近红外光照、GO-PEG-OSA、GO-PEG-OSA+近红外光照(NIR,1W/cm2,5min)。加药后的48h,消化并收集各组细胞,进行活性氧(ROS)、线粒体膜电位(MTPs)、ATP生成及Rho123吸收实验(P-gp蛋白外泵功能)检测。结果如图7所示。
图7显示,相对于Blank及GO-PEG-OSA组,GO-PEG-OSA+近红外光照组可在体外产生良好的温热效应及产生活性氧(A、B),同时该处理组的细胞内ROS(C)、Rho123(F)的含量显著上升,MTPs(D)、ATP(E)显著下降存活率相对于非光照组的显著降低。这提示,GO-PEG-OSA在近红外的光照下,可有效诱发“光热/光动力效应”,损伤线粒体、降低P-gp蛋白的能量供应。
(5)抗肿瘤效应(近红外光照干预)
将紫杉醇耐药的胃癌细胞(HGC-27/PTX)消化重悬后细胞浓度调整为2×104/L,在96孔培养板内每孔加入培养液体积为200μL。待细胞贴壁后将细胞分为四个组:GO-PEG-OSA、GO-PEG-OSA+近红外光照、PTX@GO-PEG-OSA、PTX@GO-PEG-OSA+近红外光照(注:1W/cm2,5min)。加药后的48h,在各组孔内加入20μL MTT工作液(5g/L),继续37℃孵育2h。吸去上清液,每孔加入二甲基亚砜(DMSO)200μL,置平板摇床震荡至结晶完全溶解后,酶标仪测定490nm波长各孔的吸光度(A)值。实验重复3次,并绘制细胞毒性曲线,进而确定其IC50值。结果如图8所示。
图8显示,GO-PEG-OSA组的细胞在近红外光照的干预后,其细胞存活率相对于非光照组显著降低。而PTX@GO-PEG-OSA组的细胞在近红外光照的干预后,其细胞存活率亦相对于非光照组显著降低。这提示PTX@GO-PEG-OSA纳米材料的热、化一体治疗可以大大增加耐药细胞的杀伤作用,提高抗肿瘤效率。
上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种氧化石墨烯药物载体的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
(1)在氧化石墨烯的分散液中加入聚乙二醇双胺,在活化剂的作用下进行酰胺缩合反应得到GO-PEG;所述氧化石墨烯的分散液pH为5~6,所述酰胺缩合反应的温度为30~40℃;
(2)将GO-PEG溶于溶剂中配置成GO-PEG分散液,加入氧化海藻酸钠,在活化剂作用下进行席夫碱反应;反应结束后进行纯化、干燥,得到氧化石墨烯药物载体GO-PEG-OSA;
所述席夫碱反应的温度为10~30℃;
步骤(1)和(2)中,所述活化剂为1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺的混合物。
2.一种氧化石墨烯药物载体,其特征在于:由权利要求1所述制备方法制得。
3.权利要求2所述氧化石墨烯药物载体在制备热疗用药物中的应用,所述药物为紫杉醇。
4.一种纳米药物的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:将权利要求2所述氧化石墨烯药物载体分散在溶剂中配置成氧化石墨烯药物载体分散液,加入紫杉醇,搅拌10~20h,离心,得到纳米药物。
5.一种纳米药物,其特征在于:由权利要求4所述制备方法制得。
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《GO-PEG as a drug nanocarrier and its antiproliferative effect on human cervical cancer cell line》;Maryam Bikhof Torbati;《ARTIFICIAL CELLS, NANOMEDICINE, AND BIOTECHNOLOGY》;20160329;第45卷(第3期);全文 *
《Graphene Oxide for Biomedical Applications》;Pradip Paik;《Journal of Nanomedicine Research》;20170712;第5卷(第6期);第6页右栏第1-7行 *
《基于氧化石墨烯的还原响应型纳米药物传输体系的研究》;郝冰洁;《中国化学会2017全国高分子学术论文报告会摘要集-主题G:药物控释载体高分子》;20171231;全文 *

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