基于纳米级金属有机骨架构建的成像介导协同治疗的肿瘤诊疗平台

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纳米级金属有机骨架(n MOFs)是近年来快速发展的一类新型多孔纳米材料。通过选择合适的中心金属离子和配体,可应用于诊断和治疗癌症,充当显影剂、药物载体和纳米药物。基于n MOFs的造影剂已成为磁共振成像(MRI)、荧光成像(FI)、光声成像(PAI)、正电子发射断层扫描(PET)与计算机断层扫描(CT)等医学影像技术的热门研究对象。基于n MOFs的药物载体和纳米药物也是光动力治疗(PDT)、光热治疗(PTT)与纳米催化医学等相关的热点。光声成像作为一种新兴非电离诊断技术,结合了光学和声学的优点;荧光成像、磁共振成像是最常见的成像技术,当荧光染料需在靶标处产生荧光信号或增强肿瘤部位的荧光信号对比度时,除了荧光染料还需兼备其他造影剂。这也体现了多模态成像发展的必然趋势。多模态成像结合了不同成像技术的优势,能够克服单模态成像存在的缺陷,为癌症的诊断和治疗提供一种体内可视系统,用于检测和实时追踪病灶,提高诊断定位的准确性。通过选择合适的中心金属离子和有机配体,n MOFs本身即可被功能化用于肿瘤诊断和治疗。构建成的诊疗一体化平台将发挥最大治疗效果,在治疗过程中不需额外将药物递送到肿瘤部位,极大的降低了治疗的副作用。在本论文中,我们设计了两种成像引导治疗的n MOFs,研究内容主要分为两部分:1、用于多模态成像引导协同治疗的具有核/壳/卫星纳米结构的MOF探针的构建核/壳/卫星结构一直是结构清晰备受关注的组合纳米体系,是生物医学应用领域潜在的诊疗一体化平台。本文基于n MOFs构建了一种核/壳/卫星结构,我们在小鼠体内和体外模型中评估了该纳米粒的光热治疗(PTT)、光动力治疗(PDT)、荧光成像(FI)、T1加权磁共振成像(MRI)和近红外光声成像(PAI)的能力以及生物相容性。我们构建以Fe3O4纳米粒为核心的这个核/壳/卫星纳米结构,其荧光成像、T1加权磁共振成像和光声成像效果突出,具有良好的EPR效应,能有效抑制肿瘤的生长。我们的研究结果表明,本文构建的磁性核/壳/卫星结构n MOF是多模态成像引导肿瘤治疗的潜在诊疗纳米平台。2、用于光动力与化学动力学联合治疗肿瘤的卟啉金属有机骨架的构建基于n MOFs的诸多优点,我们以Ce3+作为金属离子节点,以螯合了Fe2+的具有光动力疗效的卟啉为配体,合成一种立方体纳米类Fenton催化剂。这种催化剂需在肿瘤过量的H2O2和酸性微环境催化下才会响应发挥磁共振成像(MRI)成像作用,并产生强毒性·OH。实验结果确实表明我们合成的这种卟啉金属有机骨架在微酸性条件下或与H2O2孵育时具有更强的催化活性,能够产生更多的·OH,其催化化学动力学疗法协同光动力疗法对肿瘤细胞的杀伤力明显比单一疗法强,表现出出色的协同抗癌效果。
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