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恶性肿瘤严重威胁着人类健康,是一个亟待解决的全球性问题。传统的肿瘤治疗策略均存在一定的局限性。近年来,随着纳米技术和生物医学的发展,出现了多种新型的肿瘤治疗手段,包括光学疗法、基因疗法、免疫疗法等。其中,光疗法因优异的疗效和微小的创伤引起越来越多研究者的注意。常见的光学疗法主要包括光热疗法(Photothermal Therapy,PTT)和光动力疗法(Photodynamic Therapy,PDT)。近红外光具有深度组织穿透能力,750-1350 nm的近红外波段被称为“生物组织的透明窗口”。在基础研究和临床应用中,通常将近红外光作为光学治疗的激发光。光疗法用于临床治疗仍然面临诸多挑战,包括载药体系的潜在毒性、药物上载率低、光敏剂或光热试剂转化效率较低等问题,开发生物相容性良好、合成工艺简单且高效的纳米诊疗体系具有重大的科学意义和现实意义。蚕丝蛋白是从蚕茧中提取的天然生物大分子,包括丝素蛋白(SF)和丝胶蛋白(SS)。因侧链上附有丰富的亲水性氨基酸,例如丝氨酸、天冬氨酸和苏氨酸,丝胶蛋白表现出很强的亲水性。丝素蛋白含有大量GAGAGS重复序列,是一种疏水性大分子。已有报道证实,蚕丝蛋白具有优异的生物相容性、可忽略的免疫原性和多种生物活性。此外,蚕丝蛋白含有大量氨基和羧基,便于进行多种化学或物理修饰,从而赋予蚕丝基纳米材料独特性能。目前,蚕丝蛋白仍然是被未充分开发的生物材料。特别是关于丝胶蛋白用于肿瘤治疗的研究较少。因此,我们开发了一系列基于蚕丝蛋白的载药体系,用于肿瘤的光学治疗和联合治疗。(1)我们合理设计了一种基于丝胶蛋白的纳米粒子(SSC NPs),用于成像介导的光动力治疗。其中,光敏剂二氢卟吩e6(Ce6)通过酰胺化反应与水溶性的丝胶相结合。与游离Ce6相比,SSC NPs表现出增强的细胞吞噬效率和肿瘤球渗透能力。此外,在黑暗条件下,SSC NPs对4T1细胞基本没有毒性作用,然而,在较低功率的660 nm激光照射下,SSC NPs对肿瘤细胞表现出显著的杀伤效果,说明SSC NPs具有良好的生物相容性以及具备作为光动力试剂的可行性。对荷4T1肿瘤小鼠注射药物,可观察到SSC NPs比游离Ce6在肿瘤部位有更好的富集效果,这可能是由于纳米药物在血液中的循环时间更长所致。体内抑瘤实验表明SSC NPs可以显著抑制肿瘤生长且不会诱发明显的副作用。总而言之,这些结果表明SSC NPs可能为肿瘤治疗提供了一种基于丝胶蛋白的光动力治疗策略。(2)为了简化合成步骤,采用去溶剂法将疏水的光敏剂Ce6直接通过物理包埋形式包在丝素蛋白基质中,制得载有Ce6的丝素纳米粒子(SFC NPs)。SFC NPs具有均匀的尺寸并且在水溶液中有良好的稳定性。细胞实验揭示了SFC NPs良好的生物相容性且可被肿瘤细胞高效吞噬。在近红外光照射下,SFC NPs产生大量活性氧,对肿瘤细胞的线粒体和溶酶体造成了明显损伤。此外,SFC NPs对细胞核表现出浓度依赖的破坏效果。有趣的是,由于Ce6自身具备的近红外荧光,可以直接用纳米粒子SFC NPs进行实时体内成像,而无需引入其它染料分子。体内实验表明了SFC NPs可忽略的毒副作用和优异的治疗效果。考虑到制备简单以及治疗效果显著,我们期待SFC NPs在未来可以成为临床肿瘤治疗的一种选择。(3)为了破解单一疗法治疗效力不足的问题,我们构建了一类肿瘤微环境响应的前药纳米凝胶(SDC NGs)。采用谷胱甘肽(GSH)响应的交联剂(DBHD)将化疗药物阿霉素(DOX),光敏剂Ce6以及丝胶衍生物(SSH)共价交联,实现对肿瘤的协同治疗。值得注意的是,丝胶衍生物侧链含有大量氨基,除了与交联剂反应外,还作为一种稳定剂,赋予纳米凝胶SDC NGs良好的稳定性和生物相容性。所得SDC NGs在生理环境下保持稳定,并在肿瘤还原环境中发生分解,实现药物的可控释放。SDC NGs由于合适的粒径,可实现在三维肿瘤球体中的深度渗透。此外,SDC NGs可以破坏细胞的DNA,进而促进细胞凋亡。与单一的化疗或PDT相比,SDC NGs对肿瘤细胞的杀伤效果更强。体内和体外实验均证明了SDC NGs协同的抗肿瘤效果。本工作提供了一种GSH响应的丝胶药物凝胶制备方法,并用于肿瘤的精准诊断与治疗。(4)我们构建了基于再生蚕丝蛋白的载有DOX和光热试剂吲哚菁绿(ICG)的纳米粒子(SDI NPs),用于协同的肿瘤化疗光热治疗。首先,将再生蚕丝蛋白加入无水乙醇,制备载有DOX的纳米颗粒(SFD NPs),随后ICG通过静电作用吸附于SFD NPs的表面,形成SDI NPs。所得SDI NPs的粒径约为181.5 nm,表面电势为-17.2 m V。得益于其化学结构,SDI NPs可实现酸触发的药物释放,从而减少药物泄露,降低毒副作用。此外,SDI NPs具有优异的光热性能,在体外与化疗协同作用,可高效杀死肿瘤细胞。体内研究进一步证实了SDI NPs增强的肿瘤抑制效果。该工作为肿瘤的化疗/PTT治疗提供了新的选择,同时拓展了丝素在纳米医学领域的应用。