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癌症,又称恶性肿瘤,是正常细胞异常增殖及分化发展成为肿瘤组织的一种疾病,已经成为人类病亡的主要死因之一。临床治疗癌症的策略是切除肿瘤病灶及杀死癌细胞,主要方法包括手术治疗、放疗和化疗。但是,这些方法存在创伤性大,选择性低或疗效不足等缺陷。近年来提出的光动力学、光热和化学动力学治疗等新型疗法,治疗效果较好,特异性强,创伤小,具有临床应用前景。然而,由于肿瘤微环境的复杂性和这些新型治疗方法的局限性,单一治疗方法尚难以高效杀死癌细胞并抑制肿瘤生长。联合使用不同疗法协同杀死癌细胞,不仅可以克服单一治疗方法的不足,还可以削弱治疗的副作用,可极大地增强治疗效果。作为一种新型治疗材料,纳米材料具有尺寸形貌可控、光学性质可调和易于多功能化修饰等性质,在光动力学、光热、化学动力学以及三者协同治疗研究方面占据举足轻重的地位。本论文基于二氧化硅、金属有机骨架和上转换纳米材料所具有的独特性质,针对肿瘤微环境导致化学动力学治疗受限及单一治疗模式治疗效果不佳等问题,以协同增强化学动力学治疗为目的,设计制备了化学动力学/光动力学治疗、化学动力学/化疗和化学动力学/光热/化疗协同治疗的纳米体系,用以实现协同高效杀死癌细胞,内容包括:(1)针对肿瘤微环境中用于化学动力学治疗的芬顿催化反应效率低及缺氧制约光动力学治疗的问题,采用808 nm近红外光激发的上转换纳米材料(UC)作基体,负载光敏剂二氢卟吩e6(Ce6)、载氧剂三乙氧基(1H,1H,2H,2H-九氟己基)硅烷(TFS)和铜掺杂的铁基MOFs(MIL-100(Cu/Fe)),获得了光化学动力学/光动力学联合治疗纳米材料(UCTSCF)。在高组织穿透能力808 nm光激发下,UC发射强蓝色荧光,激活MIL-100(Cu/Fe)与肿瘤微环境里的过氧化氢(H2O2)产生羟基自由基(·OH),实现了高效的光催化化学动力学(光化学动力学)治疗作用,用亚甲基蓝(MB)降解实验对此结果进行了证实。UCTSCF包含的光敏剂Ce6在671 nm红光照射下迅速激活,载氧剂TFS提供充足的O2,以生成大量单线态氧(~1O2)实现增氧的光动力学治疗。用1,3-二苯基异苯并呋喃(DPBF)作为探针对产生的大量~1O2进行了验证。UCTSCF通过内吞作用进入癌细胞,由于光化学动力学和光动力学联合治疗作用,乳腺癌细胞(MCF-7)在24 h的致死率高达80%,远高于单一光化学动力学治疗的48.7%和光动力学治疗的61.5%。这表明UCTSCF具有高效光化学动力学/增氧光动力学治疗的巨大潜力。(2)为了提高肿瘤微环境中芬顿试剂的催化活性和光动力学治疗中的缺氧及紫外/可见光的穿透能力弱等问题,采用808 nm激发的强红光发射上转换纳米材料(UC)作基体,负载光敏剂Ce6、载氧剂TFS和铜基MOFs(HKUST-1),设计了一种化学动力学/光动力学联合治疗纳米材料(UCTSH)。弱酸性条件下,UCTSH的外壳铜基MOFs降解释放Cu2+,催化肿瘤细胞内源性H2O2产生·OH,可实现化学动力学治疗效果。此外,在808 nm的激光照射下,UC发射红光激活光敏剂Ce6,Ce6将吸收的能量传递给内源性和TFS释放的氧气,从而产生大量~1O2。用DPBF降解实验对UCTSH协同产生·OH和~1O2的作用进行验证。除了提供氧气之外,TFS还能保持UCTSH荧光稳定性。与文献中单独光动力学或化学动力学治疗纳米剂相比,这种双功能纳米材料的治疗用量更小,MCF-7细胞死亡率更高(24 h存活率仅为14.1%),表明该材料是协同高效化学动力学及增氧光动力学治疗联合的优良纳米剂。(3)针对化学动力学治疗中存在肿瘤微环境H2O2含量低导致生成的·OH不足、化疗中存在药物不可控释放的问题,我们将过氧化铜(CP)纳米点和化疗药盐酸阿霉素(DOX)负载于树枝状介孔纳米二氧化硅(DMSNs)上,制备了一种p H触发的化学动力学/化疗联合治疗纳米体系(DMSNs-DOX-CP)。由于具有大的孔径和比表面积,DMSNs对CP和DOX的负载量分别高达80.0%和19.8%。在弱酸性条件下,DMSNs-DOX-CP可释放大量Cu2+和H2O2,弥补细胞内源性H2O2的不足,通过自催化的类芬顿反应产生更多·OH,增强了化学动力学治疗效果。而且,DMSNs-DOX-CP在模拟肿瘤微酸性环境下DOX释放量显著增加,具有一定的靶向治疗作用。使用100μg/m L DMSNs-DOX-CP,宫颈癌细胞(He La)24 h的存活率为15.3%,远低于单一化学动力学治疗的44.7%和化疗的52.1%,表明该材料具有高效的协同增强化学动力学和化疗作用。(4)为了解决单一化学动力学治疗效率低的问题,采用离子掺杂策略,制备了Fe2+掺杂的ZIF-8超小纳米晶载体(FZ),再通过一锅法装载光热剂吲哚菁绿(ICG)和化疗药DOX,构建了一种增强化学动力学/光热/化疗协同的纳米治疗体系(FZID)。由于ZIF-8在酸性环境下降解,FZID在模拟肿瘤环境下可快速释放Fe2+(30 min,释放量为82.7%),单位时间内Fe2+催化H2O2产生大量·OH(芬顿反应),与其他同类材料比较具有较高的芬顿反应速率,提高了化学动力学治疗效果。另一方面,FZID负载的ICG吸收808 nm的激发光,光热转换效率达到35.9%,远高于文献中游离ICG(15.8%)和广泛使用的一些光热治疗剂,显示FZID又具有高效的光热治疗效率。同时,FZID的温热效应提高了芬顿反应速率,实现了光热效应增强的化学动力学治疗效果。其次,FZID可快速释放DOX(20 min,释放量81.1%),提高了DOX化疗效率。这种光热/化疗/增强化学动力学纳米体系24 h对He La细胞的致死率高达93.7%,远高于单一治疗模式,而且对正常细胞损伤小(存活率为75.0%),说明FZID具有良好的体外抗肿瘤治疗效果,可望应用于活体抗肿瘤研究。