细胞膜仿生的金属有机骨架材料作为纳米肿瘤诊疗平台的研究

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癌症依然是目前最威胁人类生命健康的疾病之一。近年来纳米技术的快速发展给癌症诊断和治疗提供了新的思路,其中金属有机骨架材料(MOF)作为一种新兴的杂化材料,具有比表面积大、孔隙度高、结构和功能可调等优势,非常有潜力成为下一代纳米肿瘤诊疗平台。而肿瘤靶向问题的解决对于肿瘤诊断和治疗功能的实现是至关重要的,癌细胞膜仿生技术是基于仿生学原理的、具有良好的生物相容性的肿瘤靶向实现技术,完全区别于外源性的合成后修饰策略。基于此,我们分别设计并构建了基于癌细胞膜仿生的卟啉MOF的近红外荧光探针和纳米肿瘤诊疗平台。继承了癌细胞膜优点的纳米粒子可以优先富集到肿瘤组织并实现增强的肿瘤诊疗功效。本论文的主要研究内容分为以下两个部分:一、设计并构建了一种新型的近红外荧光探针,并将其应用于体内的肿瘤诊断和示踪。早期肿瘤诊断对于降低癌症病人的死亡率、延长癌症病人的生存周期,发挥着至关重要的作用。本课题构建了一种仿生的用于肿瘤成像的近红外荧光探针,采用封装法将近红外荧光染料吲哚菁绿(ICG)负载于卟啉MOF(PCN-224)得到近红外荧光探针(ICG@PCN-224),随后在表面进行癌细胞膜涂覆得到癌细胞膜仿生的近红外荧光探针ICG@PCN-224@mem。得到的近红外荧光探针具有尺寸分布适宜、粒径均一、分散性好等优点。在进一步的体内实验中,将其尾静脉注射到荷瘤小鼠体内后,会选择性富集到肿瘤组织,实现了增强的近红外荧光成像。同时封装法极大地延长了荧光染料ICG的血液循环时间,这更加有利于纳米探针实现肿瘤靶向。研究结果证明,这种具有肿瘤靶向和特异性积聚的近红外荧光探针是一个优良的肿瘤成像探针选择。二、在肿瘤诊疗方面,将阿霉素(DOX)和ICG同时负载于卟啉MOF,并进行癌细胞膜仿生涂覆,构建了一种具有出色抗癌效果的成像引导的协同肿瘤治疗平台DIHPm。光动力疗法是一种近年来快速发展的癌症新疗法,但是由于对激光的依赖性导致其对深部位肿瘤和远端转移肿瘤的治疗效果有限,因此需要开发更有效的光动力系统和联合更多的治疗手段。该课题构建了一种具有中空结构的卟啉金属有机骨架材料(H-PMOF),不仅比非中空的卟啉MOF具有更强的光动力治疗效果,而且中空结构为实现药物的高效负载提供了可能性。H-PMOF共载化疗药物阿霉素和光热试剂吲哚菁绿后实现了635%的超高药物装载。此外,该纳米平台利用癌细胞膜的天然同源靶向特性进行伪装,在体内和体外的研究中表现出良好的生物相容性和优异的肿瘤富集效果。仅需要超低剂量的纳米药物,三模态协同(光动力、光热、化学治疗)的抗肿瘤策略就表现出优异的原发肿瘤消融和远端肿瘤抑制效果。这种高效的基于癌细胞膜仿生技术的纳米肿瘤诊疗平台在未来的临床治疗应用上具有巨大的潜力。
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