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活性氧(Reactive oxygen species(ROS))是指氧发生不完全还原时产生的化学物种,主要包括超氧化物(O2·-),单线态氧(1O2),羟基自由基(·OH)和过氧化氢(H2O2)。ROS的生理作用表现出高度的浓度依赖性,高浓度的ROS会直接诱导细胞凋亡和坏死。选择性地提高肿瘤细胞的ROS含量,将有望直接杀死细胞,达到癌症治疗的目的。人们已经发展了各种各样的方法,通过不同的作用机制,以提高肿瘤细胞的ROS水平,例如光动力治疗(PDT),超声动力治疗(SDT),放射治疗(RT),化学动力治疗(CDT)和酶动力治疗(EDT)等。近年来,ROS基治疗已经取得了巨大进展,尤其是随着纳米科技的发展,基于ROS的纳米诊疗体系获得了广泛关注和重视。探索新型高效ROS基的纳米诊疗体系具有十分重要的意义。为此,本论文主要开展了以下工作:(1)成功制备了超大介孔二氧化硅包覆的稀土上转换纳米粒子(UCMSs),并作为免疫佐剂应用于肿瘤的光动力免疫协同治疗。超大介孔结构显著提升了光敏剂MC540、模型抗原OVA和肿瘤细胞碎片TF的负载效率,分别达到 12.28 wt%,37 wt%和 39.7 wt%。获得的纳米疫苗 UCMSs-MC540-OVA在980 nm近红外光辐照下产生1O2,同时释放抗原,激活Th1和Th2免疫响应和效应T细胞表达。体内的抗肿瘤实验表明和单一的光动力或免疫治疗相比,UCMSs-MC540-TF介导的光免疫协同治疗组能显著抑制CT26肿瘤生长,延长BALB/c小鼠存活周期(65天)。(2)报道了一种简单、普适的在上转换纳米粒子表面原位生长二氧化锰的策略,并通过该方法成功构建了顺铂前药负载的二氧化锰包覆的上转换纳米诊疗平台(UCMnPt)。该纳米平台不仅可以实现肿瘤微环境(TME)响应的核磁共振成像,上转换荧光成像(体内的上转换荧光强度表现出100倍的增强)和控制药物释放,而且可通过细胞内谷胱甘肽的消耗和铂药敏化协同提高·OH的产生,增强化学动力治疗效率。体外和体内的实验证明,和单一的化学动力治疗和化疗相比,化学动力治疗和化疗的联合治疗表现出更好的治疗效果。(3)利用快速的室温水相合成方法,合成了具有超大介孔结构的MnOx纳米尖刺,并用于癌症疫苗基的免疫治疗。合成的MnOx纳米尖刺一方面作为免疫佐剂,实现对抗原OVA的高效担载(31 wt%),另一方面通过Mn2+介导的化学动力治疗和谷胱甘肽耗竭的铁死亡诱导免疫原性细胞死亡(ICD)。MnOx纳米佐剂诱导的ICD和释放的抗原可以联合诱导树突细胞(DCs)成熟、T细胞活化和细胞因子的分泌,表现出良好的免疫增强行为。不仅如此,MnOx纳米佐剂还可以实现肿瘤微环境响应的核磁共振和光声双模成像。体内的双向4T1肿瘤模型和抗迁移模型的构建进一步证明了 MnOx纳米疫苗不仅抑制原发、远端的肿瘤生长,而且能有效抑制肿瘤的肺转移。