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研究背景高强度聚焦超声（High Intensity Focused Ultrasound,HIFU）肿瘤治疗系统是在影像的引导下靶向消融局部肿瘤组织的一种新方法。近年来,纳米粒在靶向功能化、刺激响应、体内成像、联合化疗等方面的发展,为HIFU的联合治疗提供了新思路。但是传统的HIFU增效剂存在体积较大、稳定性差、载药量低等问题。为了解决这些问题,本研究通过物理吸附将葡萄糖氧化酶（Glucose Oxidase,GOD）、二氧化锰（MnO2）、三价铁离子(Fe3+)、化疗药物盐酸阿霉素（DOX·HCl）制备成GOD-MnO2-Fe3+-DOX金属有机框架纳米粒(GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs)。该纳米粒可在肿瘤弱酸性微环境刺激下解离,释放的MnO2在HIFU治疗过程中产生O2以增效HIFU治疗,联合释放的GOD和DOX共同治疗HIFU消融后残余的肿瘤细胞。目的制备GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs,并探究其在联合HIFU治疗肿瘤中的增效作用。方法1.通过氧化还原反应制备MnO2纳米粒并检测表征。GOD、MnO2、Fe3+与抗癌药物DOX通过物理吸附自组装形成GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs并检测表征。2.利用流式细胞术、激光共聚焦、CCK-8细胞毒性试验考察GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs在细胞内的摄取、分布及对4T1小鼠乳腺癌细胞的杀伤作用。3.SD大鼠尾静脉注射DOX和GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs后在不同时间点取血,处理后检测血浆中药物浓度,评估药物代谢动力学。BALB/c小鼠取血,提取红细胞后与不同浓度的GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs共孵育后观察溶血现象,计算溶血率。4.建立4T1小鼠乳腺癌皮下瘤模型进行肿瘤抑制实验,尾静脉注射单纯DOX、GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs,24 h后处死小鼠取肿瘤组织制备冰冻切片,在CLSM下观察药物在组织中的分布。5.建立4T1小鼠乳腺癌皮下瘤模型,当肿瘤体积达到80-100 mm~3,随机分为空白对照组、单纯DOX组、GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs组3组进行治疗,定期测量肿瘤体积、记录小鼠体重及拍照。治疗结束后,处死小鼠,收集肿瘤及心、肝、脾、肺、肾主要脏器,利用组织病理石蜡切片检测纳米粒经体内循环后对肿瘤的杀伤效果以及对主要脏器的毒副作用。6.建立4T1小鼠乳腺癌皮下瘤模型,当肿瘤体积达到300-500 mm~3时,随机分为空白对照组,仅HIFU组,GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs+HIFU组进行治疗。HIFU治疗功率为90 W,治疗总时间为3 s。观察HIFU作用前后超声图像上靶区灰度变化,计算肿瘤凝固性坏死体积。治疗结束后定期测量肿瘤体积、监测小鼠体重及生存期变化。结果1.制备GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs,粒径为131.23±0.84 nm,表面电位为21.87±1.72 m V,载药率约为40.18%。在pH=7.4的中性环境中48h内药物累积释放率仅23.13%,而在pH=5的弱酸性条件下中,4 h内药物累积释放率可达57.37%,48h内药物累积释放率约为87.85%。2.体外对4T1小鼠乳腺癌细胞的毒性作用结果表明GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs作用比仅DOX作用4T1小鼠乳腺癌细胞毒性更高。激光共聚焦扫描图像及流式细胞检测结果分别从定性与定量两方面显示与4T1小鼠乳腺癌细胞共孵育4 h后GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs能被肿瘤细胞摄取并释放药物,且GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs比单纯药物对癌细胞杀伤效力更高。3.药物代谢动力学及体内安全性实验结果表明,GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs具有良好的生物相容性且单纯药物具有更长的体内滞留时间。激光共聚焦扫描肿瘤冰冻切片观察到GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs组的DOX荧光滞留在肿瘤部位并进入到细胞核,而单纯DOX组无明显荧光。4.体内动物实验结果显示在单纯药物和GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs治疗中肿瘤生长受到不同程度的抑制,然而单纯药物组小鼠体重与生存期都明显缩短,GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs与对照组则无明显差异。5.GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs协同HIFU治疗结果显示其中GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs组灰度增强（25.5±4.5）明显高于仅HIFU辐照组（18.7±3.9）、凝固性坏死体积GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs组（105.80±1.21 mm~3）明显大于仅HIFU辐照组（38.02±0.34 mm~3）、能效因子GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs组（1.79）明显低于生理盐水组（4.97）,差异均有统计学意义。观察治疗后两周内肿瘤抑制结果显示GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs可以有效抑制肿瘤的进一步生长。结论本研究制备的金属有机框架纳米粒(GOD-MnO2-Fe3+-DOX NPs)可通过EPR效应富集到肿瘤部位以改变声环境,并在肿瘤微环境的作用下发生解离、产生O2,从而增强HIFU对肿瘤组织的消融作用,同时释放抗癌药物DOX以治疗残留的肿瘤组织。