肿瘤微环境响应试剂DFS@HKUST-1用于光声成像介导的多模式联合治疗

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对于癌症的治疗而言,多种治疗手段联合治疗相比于单一疗法具有更小的毒性和更好的治疗效果,因此多模式联合疗法在癌症治疗方面具有更广阔的发展空间。但就目前而言,开发简单有效的策略来构建多功能纳米平台仍然是亟待解决的重大问题。在本论文里我们依据肿瘤微环境的特征:温和的酸环境以及过量表达的H2O2,构建了一种基于光声成像指导的肿瘤微环境响应智能纳米诊疗试剂DFS@HKUST-1,将光热治疗、化学动力学治疗及原位化疗多种治疗手段相结合应用于乳腺癌的多模式联合治疗中。具体实验内容如下:首先,我们合成了大小均匀的HKUST-1,然后将戒酒硫(DSF)通过物理吸附封装到HKUST-1中,并用PVP改善水溶性,最终形成了DSF@HKUST-1纳米粒子。我们通过X射线粉末衍射等方法证明了DSF@HKUST-1纳米粒子的成功合成。随后,我们探究了DSF@HKUST-1纳米粒子在808 nm处的光热升温性能和光声成像效果。结果表明该材料具有良好的光热升温性能和较高的光热转化效率(η=26.69%),这为光声(PA)成像介导光热疗法(PTT)提供了可能性。并且,DSF@HKUST-1纳米粒子在p H 6.5的PBS缓冲溶液中解离出的Cu2+能够与H2O2反应,产生羟基自由基(·OH)。同时,释放出的Cu2+又能够与DSF原位生成戒酒硫/铜配合物(Cu ET)。然后,我们评估了DSF@HKUST-1纳米粒子良好的生物相容性,通过细胞实验考察了DSF@HKUST-1在细胞层次上ROS的产生情况和多模式联合治疗效果。首先我们评价了不同浓度DSF@HKUST-1纳米粒子对正常细胞和小鼠乳腺癌细胞的毒性,结果表明DSF@HKUST-1纳米粒子对正常细胞没有明显的毒副作用,而对小鼠乳腺癌细胞表现出浓度依赖性的毒性,这是由于正常细胞和乳腺癌细胞内p H值不同引起的。然后通过激光共聚焦实验和流式细胞分析技术证明了DSF@HKUST-1纳米粒子可以使4T1细胞在H2O2的作用下产生ROS。最后通过激光共聚焦活死细胞实验和MTT实验证明DSF@HKUST-1在光热治疗,化学动力学治疗以及原位化疗的多模式联合治疗作用下对4T1细胞具有最强的杀伤力。随后,我们开展了活体治疗实验。首先通过活体光声成像实验我们发现DFS@HKUST-1纳米粒子在肿瘤部位富集最多的时间点为2 h。根据该时间点,我们在尾静脉注射DFS@HKUST-1纳米粒子2 h时对小鼠进行了光热治疗和光热成像实验。根据实验数据可以得出,DSF@HKUST-1组小鼠在激光照射的条件下,可以更好的杀死肿瘤细胞。最后,我们通过长期监测评估了DSF@HKUST-1在活体层次上的治疗效果。实验结果表明,在为期20天的监测下,DSF@HKUST-1纳米粒子在光声成像指导下由光热治疗、化学动力学治疗和原位化疗联合作用具有显著的肿瘤抑制效果,且肿瘤抑制率高达98%。通过生化指标分析及重要组织切片显示DFS@HKUST-1纳米粒子对小鼠的重要器官无明显损伤,这表明该材料在体内具有可忽略的毒副作用和良好的生物相容性。总而言之,基于光声成像介导的肿瘤微环境智能响应试剂DFS@HKUST-1纳米粒子的多模式联合治疗方法在增强肿瘤特异性和治疗效果作用方面显示出巨大的潜力。
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