【摘 要】
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癌症的高并发率和高死亡率已经严重威胁人类的生命健康,癌症临床治疗手段主要以手术切除、化学治疗、放射治疗为主,但外科手术除造成大面积缺损外,还存在癌细胞残留导致癌症复发的风险,而化学治疗、放射治疗副作用明显,对人体伤害大,预后性差。声、光辅以声光响应性纳米颗粒可用于光动力、声动力疗法,又因其非侵入性和聚焦肿瘤组织而不损伤正常组织的特点为癌症治疗提供了新的方法,因此,为提高肿瘤治疗效率并避免传统疗法的
【基金项目】
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国家自然科学基金(51932002、51772106、31771080和52002130); 广州市科学技术计划(202002030308)
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癌症的高并发率和高死亡率已经严重威胁人类的生命健康,癌症临床治疗手段主要以手术切除、化学治疗、放射治疗为主,但外科手术除造成大面积缺损外,还存在癌细胞残留导致癌症复发的风险,而化学治疗、放射治疗副作用明显,对人体伤害大,预后性差。声、光辅以声光响应性纳米颗粒可用于光动力、声动力疗法,又因其非侵入性和聚焦肿瘤组织而不损伤正常组织的特点为癌症治疗提供了新的方法,因此,为提高肿瘤治疗效率并避免传统疗法的副作用,研发一种高效抗肿瘤的声光响应性纳米颗粒成为肿瘤治疗的有效途径。钙钛矿型无机压电纳米颗粒是一类具有声光响应的功能材料,在光或超声作用下能产生活性氧杀死癌细胞。本课题研究了具有声光响应性的钙钛矿型无机压电纳米颗粒在光或超声作用对癌细胞的杀灭作用及其死亡机制。本课题主要内容如下:(1)基于单一响应声或光的纳米颗粒在声或光作用下癌症治疗效率低的现状,提出构建声光协同响应性的纳米颗粒实现声光联合疗法杀死黑色素瘤细胞。结合固相反应法、机械力化学法和外电场极化处理制备出具有声光响应性铌酸钾钠压电纳米颗粒;紫外可见吸收光谱和超声下电信号检测表征该压电纳米颗粒的光学和电学性能,对比材料在单一声光作用与声光协同作用下降解甲基蓝的效率,其中,单一作用下降解率均为40%,而声光协同下降解率高达70%,结果表明了材料具有声光协同响应性。研究了该压电纳米颗粒在声光协同作用下对黑色素瘤细胞的影响,该纳米颗粒在声光协同下癌细胞死亡率高达81%,高于单一作用的效果。细胞胞吞实验、胞内活性氧与还原性谷胱甘肽水平的检测揭示材料与癌细胞间的作用机制,细胞内吞压电纳米颗粒后,在声光协同作用下胞内活性氧含量显著增加而还原型谷胱甘肽含量显著减少,打破两者间的动态平衡,从而杀死癌细胞。体内动物实验也进一步表明了该压电纳米颗粒在声光协同作用下比单一作用具有更好的抗肿瘤的效果。(2)基于声动力疗法、异质结增强活性氧产生能力和铋金属单质在生物医学领域的研究现状,构建超声响应性铋/钛酸钡异质结压电纳米颗粒用于增强声动力抗乳腺癌细胞研究。溶液中活性氧荧光强度检测表明钛酸钡及铋/钛酸钡压电纳米颗粒超声下均能生成大量活性氧,相比于纯钛酸钡,铋/钛酸钡的活性氧量高了近1倍,铋增强钛酸钡的超声响应性。钛酸钡和铋/钛酸钡在超声下癌细胞死亡率分别为43%和70%,这表明铋异质结增强钛酸钡压电纳米颗粒抗乳腺癌细胞效果。细胞凋亡与坏死及胞内活性氧水平分析表明纳米颗粒在超声下生成活性氧诱导癌细胞凋亡。
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