基于点击化学构建纳米靶向药物输送体系及其对乳腺癌的诊疗研究

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由于人类生活压力和环境污染加重等多重因素影响,肿瘤成为人类健康的重要威胁。传统药物治疗对肿瘤靶向标记策略多采用靶向配体与成像剂或药物载体在体外相连的方式,但该方法因成像剂或药物载体的分子量大,其空间位阻效应极大地影响了靶向配体的体内靶向效率,进而降低了探针利用度、成像对比度和在肿瘤滞留时间。为了解决这一问题,实现对肿瘤的高灵敏度检测和特异性靶向,本文利用生物正交这一高效迅速的自发性反应概念,对装载近红外花菁染料的脂质体和整合素αvβ3靶向多肽RGD分别进行无损标记。新标记方法规避了探针与靶分子相连所引起的空间位阻从而大幅度提高了探针的肿瘤靶向能力,使其对肿瘤具备更高效的检测灵敏度和更好的PTT/PDT治疗效果。本论文的主要创新性研究概括如下:(1)本课题通过一步合成法得到一种脂溶性阳离子近红外七甲川花菁染料CyBI7,该染料最大吸收峰位于818 nm,荧光发射峰位于837 nm,且发射波长衍长到近红外二区的1150 nm。由于染料CyBI7具有脂溶性阳离子性质,使其比水溶性染料ICG更容易穿透细胞膜且能延长其在细胞的滞留时间,有利于降低探针在生物体成像和治疗中所需要的剂量,从而降低生物毒性和副反应。(2)为了实现近红外荧光探针对肿瘤的高灵敏度诊断以及PTT/PDT治疗,本课题利用脂质体药物输送体系将CyBI7染料装载在脂质体的磷脂双分子中(CyBI7-LPs),从而提高染料的在体循环能力和生物相容性。同时,体外PTT/PDT实验结果表明CyBI7的光热效果优于同类花菁染料(ICG、IR780),脂质体纳米探针CyBI7-LPs在光稳定性和PTT/PDT方面均显著性优异于游离染料CyBI7。此脂质体药物输送体系,具有优异的生物相容性及PTT/PDT效果,有利于应用于细胞和活体肿瘤成像以及PTT/PDT联合治疗。(3)为了实现肿瘤的高灵敏度和高特异性检测,进一步提高纳米探针在体内的靶向效率,增加染料在肿瘤组织的摄取量,本课题借助生物正交反应这一概念,以4T1乳腺癌为研究模型,分别对CyBI7-LPs和靶向多肽RGD(特异性识别肿瘤细胞过量表达的整合素αvβ3)进行点击无损标记。细胞和活体肿瘤成像结果表明:点击化学介导的脂质体纳米探针(Click LPs)利用RGD预靶和纳米探针后标记的方式,仅5分钟就可以在肿瘤处积累,且荧光强度显著高于其他方式标记的染料。因近红外荧光探针检测灵敏性高,Click LPs可检测到2 mm微小肿瘤,其信噪比高达6.8。该染料可通过靶向线粒体内阴性跨膜电位蓄积在线粒体内,在近红外光照射下,染料CyBI7产生的热和活性氧可用于PTT和PDT联合治疗,抑制肿瘤生长、防止肿瘤耐药和复发。综上所述,本论文通过点击化学介导的脂质体可改善小分子近红外荧光探针的生物相容性,增强其对4T1乳腺癌的靶向特异性,提高探针的光稳定性及PTT/PDT效应,可作为一种高灵敏度诊治一体化纳米探针,达到对乳腺癌早期诊断和精准的光学治疗的效果。
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