含锰基类芬顿剂纳米颗粒的制备及其化学动力学抑癌性能的研究

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癌症是威胁人类健康的头号杀手之一,目前仍没有针对癌症特别是晚期癌症的有效治疗方法。随着人类对肿瘤微环境特异性生化特征(高表达的H2O2、GSH以及弱酸性)的认识,出现了新型无创肿瘤治疗方法,包括光动力治疗(PDT)、化学动力学治疗(CDT)以及声动力治疗(SDT)等。它们的抗癌原理都是基于肿瘤微环境特征,通过在胞内产生足够多的活性氧(ROS),诱导细胞死亡或凋亡。特别是化学动力学治疗,相比传统治疗方法具有高特异性的优点,越来越受到研究者们的重视。此外,声动力治疗可以用于深层肿瘤治疗,将其与化学动力学治疗联合起来能达到协同治疗的效果。本文在课题组前期研究的基础上,探讨了中空介孔铁酸锰基类芬顿剂用于动物体内抗癌的性能。进一步选用二氧化钛为声敏剂、二氧化锰为类芬顿剂,合成了铂/二氧化钛@二氧化锰纳米材料并研究了其用于声动力-化学动力学联合治疗肿瘤的效果。主要内容如下:1.以中空介孔铁酸锰为类芬顿剂复合聚多巴胺获得HMFP,进一步在其表面接枝葡萄糖氧化酶得到复合材料HMFPG,用于光热增强的化学动力学及饥饿联合治疗癌症。结果表明两种材料具有良好的生物相容性,单纯注射HMFP、HMFPG显示肿瘤生长减缓,结合近红外光热治疗的HMFP+NIR、HMFPG+NIR组具有优异的抑制肿瘤生长的效果,验证了光热/化学动力学/饥饿协同治疗作用。HMFP、HMFPG纳米材料具有良好的全身生物相容性,对主要器官无毒害作用,并且其主要通过抑制细胞增殖和诱导细胞凋亡来抑制肿瘤生长,通过肺部组织切片发现其对抑制肿瘤转移也具有较好效果。2.通过溶胶凝胶法合成了纳米二氧化钛,通过掺杂Pt以减缓其电子-空穴对的复合,提高声动力治疗效率,并在其表面原位生长二氧化锰用于化学动力学治疗。研究表明:合成的Pt-TiO2@MnO2粒径约200 nm,其中TiO2为锐钛矿晶型,Pt在材料体系中呈零价,以单质的形式沉积在TiO2的表面,而MnO2可均匀分布在Pt-TiO2表面。Pt-TiO2@MnO2具有产生ROS的能力,其效率随材料浓度增加或环境pH降低而升高。Pt-TiO2@MnO2具有消耗GSH的能力,效率随材料浓度增加或pH上升而升高。3.通过用高分子修饰以提高无机材料的生物相容性,Pt-TiO2@MnO2经过PEI修饰后电位升高,生物相容性大大提高,并且具有良好的产生ROS以及消耗胞内GSH的能力,体外实验证实其对乳腺癌细胞具有良好的抑制作用,该抑癌活性具有浓度依赖性,且结合超声处理的Pt-TiO2@MnO2+H2O2+US组具有最好的抑癌作用,验证了声动力-化学动力学协同抑癌效果。动物体内实验显示Pt-TiO2@MnO2-PEI具有一定的抑癌作用,且结合超声处理的Pt-TiO2@MnO2+US组具有最好的减缓肿瘤生长的效果,该材料对实验动物未显示全身毒性,并具有一定的抑制瘤向肺转移的作用。
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