耗竭TAM增敏肿瘤光/化学动力疗效的磷酸钙基纳米诊疗剂的研究

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当前,肿瘤因其高发病率、高致死率以及带来的高经济损失,依然是人们健康和生命的重要杀手。肿瘤联合疗法结合多种治疗方法的优点,互补其缺点,在肿瘤治疗中发挥着重要的作用。化学动力治疗(Chemodynamic therapy,CDT)利用过渡金属离子与肿瘤细胞内源性物质发生Fenton或类Fenton反应,产生活性氧自由基(Reactive oxygen species,ROS),从而引起肿瘤细胞的凋亡或坏死,同时,某些金属离子(如Mn2+)还可作为磁共振成像(Magnetic resonance imaging,MRI)造影剂。光学治疗不仅通过激光辐照光敏剂而产生光热效应或ROS杀死肿瘤细胞,同时还能够提高其他疗法如CDT的效果。然而,肿瘤内部复杂的微环境极大地限制了肿瘤治疗疗效,肿瘤相关巨噬细胞(Tumor-associated macrophage,TAM)是肿瘤微环境中的重要成员,不仅在肿瘤微环境的维持中发挥了巨大作用,同时也使肿瘤细胞对光/化学动力治疗等疗法产生抗性,因而简单的联合治疗方式无法满足治疗的需求。因此,构建一种能够抑制肿瘤相关巨噬细胞重塑肿瘤微环境的光/化学动力纳米诊疗体系,是实现肿瘤高效治疗的一种有力途径。针对上述背景,本论文旨在设计构建一种多功能磷酸钙基纳米诊疗药物,以实现在MRI/荧光成像指导下,耗竭TAM调控肿瘤微环境,以增敏肿瘤光/化学动力联合抗肿瘤疗效。选择TAM抑制药物唑来膦酸(ZOL)、光敏剂吲哚菁绿(ICG)、化学动力疗法试剂Mn2+,通过一步法合成PEG稳定的磷酸钙基复合纳米粒子ICG/ZOL@MnCaP(简写为IZ@MnCaP);通过透射电子显微镜、扫描电子显微镜、动态光散射等表征手段表征出IZ@MnCaP呈球形,尺寸约在50 nm左右,且结构稳定,分散性良好;具有对pH敏感响应能力,在近红外光照下能够将光能转换为热能,并促进CDT中ROS的产生。细胞水平的实验结果表明,IZ@MnCaP在无光照条件下对正常细胞和肿瘤细胞均无明显毒性;而在光照条件下,IZ@MnCaP通过光热效应促进羟基自由基产生,破坏溶酶体,从而诱发肿瘤细胞凋亡和坏死。活体成像实验表明,IZ@MnCaP在肿瘤部位释放MRI造影剂Mn2+,用于肿瘤特异性成像;相比于自由小分子药物或光敏剂,其在瘤内滞留时间更长。进一步,构建小鼠乳腺癌4T1模型,通过肿瘤质量和体积变化的监测及相关病理学结果证实,IZ@MnCaP能够显著抑制TAM,重塑肿瘤微环境,并通过联合光/化学动力疗法,高效抑制肿瘤,表现出协同增强的抗肿瘤治疗效果。本论文的研究表明,多功能磷酸钙基纳米诊疗药物IZ@MnCaP合成简单,具有pH敏感响应能力,并能有效滞留在肿瘤内,耗竭TAM,改善肿瘤微环境,从而进一步协同增敏肿瘤疗效,显示了多功能磷酸钙基纳米诊疗药物在肿瘤联合诊疗中的重要应用前景。
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