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通过透皮给药在黑色素瘤治疗中增强皮肤渗透和促进肿瘤浸润仍然是一个棘手的挑战。本课题制备了一种用于多西紫杉醇(DTX)和1-甲基-色氨酸(1MT)透皮递送的肝素(Hep)功能化氧化石墨烯(GO)制剂。Hep通过酰胺键接枝到GO上来构建Hep功能化-GO(GH),然后通过π-π堆积负载化疗药物DTX和吲哚胺2,3-双加氧酶(IDO)抑制剂1MT。将DTX和1MT的Hep功能化GO(D-1/GH)包埋在卡波姆941凝胶中,局部应用于肿瘤皮肤表面。D-1/GH通过附属器途径和细胞间途径渗透皮肤,通过Hep介导的角质层(SC)水合作用,改变SC排列,从而促进经皮渗透。在肿瘤和皮肤交界处存在EPR样效应,即相对渗漏的肿瘤结构,D-1/GH渗透皮肤进入该相对渗漏的肿瘤结构时,由于Hep和肿瘤细胞上多种细胞膜蛋白(如粘附蛋白和生长因子)之间的高亲和力而增强D-1/GH的保留,使D-1/GH浸润至肿瘤。此后,D-1/GH通过血管和淋巴管被运送到更深的肿瘤组织。D-1/GH通过淋巴管内皮受体-1(LYVE-1)包裹在淋巴管中,形成称为淋巴迁移杯的特殊结构。由于增强的肿瘤浸润,D-1/GH介导的协同治疗显示出很强的抗肿瘤性能。除了对肿瘤的直接杀伤作用外,免疫原性死亡(ICD)诱导释放的损伤相关分子模式(DMAPs)引发抗原呈递和随后的抗肿瘤免疫。D-1/GH重塑了肿瘤微环境(TME),包括下调调节性T细胞(Treg)、极化M1型TAM、缓解缺氧、消除细胞外基质(ECM)和降低间质压力(IP),从而促进免疫细胞浸润。D-1/GH的局部给药也已被证明可以抑制远端肿瘤和肺转移。此外,经皮给药避免了在主要器官中D-1/GH的分布,从而最大限度地减少了与全身注射相关的副作用。本课题的主要研究内容和结果如下:第一章D-1/GH的制备与表征通过酰胺反应将GO用Hep修饰,合成了 GH纳米片。核磁共振氢谱(1H-NMR)证实了 Hep-ADH的成功合成。GO由改良的Hummers法合成,XRD和紫外图谱验证了GO的成功合成。通过探头超声法制得单层分散的GO,通过粒径筛选最佳的超声时间为1 h。接下来利用GO的羧基与Hep-ADH中的氨基反应,构建了 GO-ADH-Hep(GH)纳米片。使用傅里叶变换红外光谱(FT-IR)和元素分析证明Hep成功连接于GO上。通过热重分析(TGA)计算出Hep的修饰量为21.6%。通过原子力显微镜表征GO和GH分别约为1 nm和1.5 nm的片状结构。水化粒径结果显示GH粒径分布均匀,其平均粒径为188.4nm。DTX和1MT通过π-π堆积加载到GH上。当DTX与GH的质量比为2:5时,具有最佳的载药量(DL)和包封率(EE),DTX和1MT的DL分别为25.13%和8.94%。为了增加在透皮给药时的滞留时间,选择卡波姆941制备了 D-1/GH凝胶。D-1/GH粒径分布均匀,其平均流体动力学大小约为160 nm,PDI为0.26,zeta电位为-26 mV。D-1/GH的粒径和电位在72小时内保持稳定,表明D-1/GH具有良好的稳定性。D-1/GH具有良好的光热升温能力和光热稳定性。体外释放结果表明D-1/GH具有缓释和NIR光触发释放的特征。第二章D-1/GH的体外抗肿瘤评价使用香豆素6(C6)代替药物,制备C6/GH以对GH进行荧光标记。细胞摄取结果表明,Hep的修饰可以通过改善GO在细胞培养基中的分散性和保持较小的C6/GH尺寸来增强肿瘤细胞对C6/GH的摄取。与正常细胞相比,C6/GH更容易内化到肿瘤细胞中。细胞毒性实验结果表明,GH具有良好的生物安全性和光触发的细胞毒性。D-1/GH+L(NIR激光照射)的细胞毒性结果表明光热治疗(PTT)可以增强化疗的细胞毒性。活死细胞染色结果显示化疗联合PTT引起了最强的细胞死亡效应。经D-1/GH+L处理后,线粒体膜电位显著下降,增加了线粒体损伤,具有最强的诱导凋亡的能力。EdU染色和克隆形成实验表明D-1/GH+L能够抑制B16F10细胞的增殖。微管染色结果证实,D-1/GH+L处理诱导了强大的微管聚集,从而阻碍了细胞分裂。细胞周期实验证实细胞周期阻滞在G2/M期。划痕实验证实D-1/GH+L处理可显著抑制细胞迁移,细胞骨架染色结果表明,用D-1/GH+L处理的细胞中几乎没有观察到应力纤维和片状伪足,肌动蛋白被破坏使细胞形态变得平滑,从而限制了迁移能力。D-1/GH被证实能够抑制IDO通路,下调犬尿氨酸(Kyn)浓度。D-1/GH在NIR照射下触发了 ICD,包括钙网蛋白(CRT)暴露、高迁移率蛋白1(HMGB1)释放和热休克蛋白70(HSP70)外流,有助于激活免疫系统。第三章D-1/GH的离体和在体透皮研究D-1/GH凝胶的离体皮肤渗透实验结果表明,D-1/GH显著提高了药物的经皮渗透量,光热可促进药物的经皮渗透。离体皮肤分布染色结果表明C6/GH可通过附属器和细胞间途径进入皮肤。皮肤的HE染色结果表明C6/GH可以干扰SC的排列从而提高皮肤的渗透性。皮肤扫描电镜(SEM)的结果表明D-1/GH和D-1/GH+L通过扰乱皮肤表面的有序结构来克服皮肤屏障。透射电镜(TEM)的结果表明D-1/GH可通过细胞间途径和附属器途径进入皮肤。皮肤差示扫描量热(DSC)和FT-IR分析结果表明,D-1/GH通过干扰皮肤结构来增强皮肤的渗透性。在体皮肤和肿瘤组织渗透实验证实C6/GH可通过皮肤附属器途径穿透SC,皮肤和肿瘤组织之间产生的增强渗透和保留(EPR)样效应使C6/GH向肿瘤内部浸润和积累,C6/GH可以通过血管和淋巴管转运到更深的肿瘤组织中。第四章D-1/GH的体内抗肿瘤评价体内分布结果表明D-1/GH的透皮给药可以避免其在正常组织中的分布,从而减少全身副作用。体内升温实验表明D-1/GH具有优异的体内光热效应。缺氧缓解实验结果表明D-1/GH介导的光热效应通过扩张血管增加血液流速、增加供氧,有效缓解了肿瘤缺氧。抗原发肿瘤研究证明D-1/GH介导的协同治疗具有显著的抗肿瘤作用和良好生物安全性,能够重塑肿瘤微环境(TME),促进血管正常化,下调缺氧诱导因子1α(HIF-1α)、环氧合酶-2(COX-2)和免疫检查点CD47和程序性死亡配体1(PD-L1),诱导体内ICD效应。抗肿瘤免疫研究表明,D-1/GH+L治疗能够显著促进树突细胞(DC)成熟、增加辅助性T细胞(Ths)和细胞毒性T细胞(CTLs)在肿瘤组织中的浸润、提高脾脏中Ths和CTLs的比例、下调Treg的比例、逆转肿瘤组织中肿瘤相关巨噬细胞(TAM)的表型、增加促炎细胞因子的分泌。在抗远端瘤研究中,D-1/GH+L治疗对远端瘤也表现出显著的生长抑制,并激活系统性抗肿瘤免疫反应。抗肺转移研究证实D-1/GH+L具有优异的抗转移功效。