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近几十年来,纳米技术的蓬勃发展为肿瘤治疗带来了诸多机遇。个别基于纳米制剂的抗肿瘤药物已经完成临床转化,如包载化疗药物的脂质体。然而,在体循环中,纳米载体会不可避免地泄漏高毒性的小分子化疗药物,进而对正常组织产生严重的毒副作用。这种毒副作用严重限制了临床给药剂量,从而减弱了治疗效果。因此,寻找安全高效的治疗策略是抗肿瘤纳米药物发展的重要方向。由于毒副作用小,新兴的基于Fenton反应的化学动力学疗法已成为一种有前景的抗肿瘤策略,因为它利用肿瘤特异性环境,在过渡金属(Fe、Cu、Mn等)离子的催化下,将低毒性H2O2原位转化为高毒性的羟基自由基(·OH),使肿瘤细胞氧化还原失衡,进而导致细胞死亡。然而,肿瘤细胞内高浓度的还原性谷胱甘肽(GSH)会消除活性氧(ROS),因而促进肿瘤细胞氧化还原失衡的另一策略是降低细胞内的GSH水平。另外,通过与光热联合治疗,可以进一步增强细胞内氧化应激,从而增强肿瘤治疗效果。因此,本文合理设计并构建了三种光热与化学动力学联合治疗体系,用于增强肿瘤细胞内氧化应激,从而抑制肿瘤增长。主要内容如下:(1)针对Fenton反应在化学动力学治疗中遇到的障碍,通过提高Fenton反应效率和增加肿瘤部位的H2O2浓度来增加ROS的生成,进而增强细胞内氧化应激。首先,成功制备铁-没食子酸(GA)配位聚合物(Fe(III)-GA),并将其与葡萄糖氧化酶(GOx)共载于沸石咪唑酯骨架(ZIF-8)中,然后表面修饰偶氮苯-牛血清白蛋白偶联物(Azo-BSA),实现缺氧激活的正反馈细胞摄取和光热增强细胞内氧化应激(记为FGGZA)。其中,通过三种方式提高Fenton反应的效率,具体为:(ⅰ)GA在酸性条件下将Fe3+转化为Fe2+;(ⅱ)Fe(III)-GA具有光热转换性能,提高Fenton反应效率;(ⅲ)GOx催化反应可以产生葡糖酸降低局部p H,满足Fenton反应的要求。另外,光热能够提高GOx酶活,产生大量H2O2,实现H2O2的自供给。此外,GOx对氧气的持续消耗会造成肿瘤缺氧环境,Azo可以响应缺氧断裂,使FGGZA的表面电荷由负电变为正电,更容易被细胞吸收,从而实现缺氧激活的正反馈细胞摄取。体内外实验表明,FGGZA可以实现缺氧激活的正反馈细胞摄取和光热增强的细胞内氧化应激,通过光热和化学动力学联合治疗有效抑制肿瘤增长。(2)除了Fe,Cu也是具有潜力的类Fenton催化剂,其避开了对p H的严苛要求,反应活性比Fe介导的Fenton反应高160倍,并且具有消耗GSH的能力。首先,制备聚多巴胺纳米颗粒(PDA),并以其为模板,在其表面原位生长掺杂Cu的ZIF-8,实现新型的光热和化学动力学联合治疗。其中,Cu/ZIF-8中的Cu2+可以被GSH还原为Cu+,不仅消耗GSH,而且产生的Cu+可以介导类Fenton反应,将H2O2催化为·OH,提高ROS水平。重要的是,催化Fenton反应后,Cu+转化为Cu2+,Cu2+可以继续消耗GSH,形成循环的级联反应,持续消耗GSH,产生ROS;而且,PDA具有良好的光热转换性能,能够使局部温度升高,不仅可以促进GSH消耗,还可以促进ROS生成。体内外实验表明,PDA@Cu/ZIF-8可以实现光热同时增强ROS生成和GSH消耗,极大地增强细胞内氧化应激。值得一提的是,此工作首次发现了光热对Cu2+消耗GSH的促进作用,开拓了光热与化学动力学联合治疗的新协同机制。(3)基于以上工作,以Cu作为类Fenton催化剂的同时,解决肿瘤部位H2O2水平不足的问题。GOx是高效的H2O2生成酶,但肿瘤缺氧环境无法满足其持续的氧气消耗,进而限制H2O2生成量。此工作采用全氟戊烷(PFP)为氧载体,将氧气递送至肿瘤部位,并实现光热响应智能释放,进而实现光解锁的H2O2生成。首先,制备介孔硫化铜纳米粒子(记为HMC),表面修饰GOx(记为HMCG),然后负载PFP和氧气(PO@HMCG),实现光解锁的光热和化学动力学联合治疗。其中,HMC具有光热转换性能,在近红外光照射下,释放Cu2+/Cu+,实现光热同时增强ROS生成和GSH消耗,进而增强细胞内氧化应激。同时,当局部温度升高至PFP的沸点以上,PFP实现由液态到气态的转化,从而释放氧气,为GOx的催化过程提供原料,激活H2O2的合成。体内外实验表明,PO@HMCG可以实现光解锁的光热和化学动力学联合治疗,不仅达到优异的肿瘤抑制效果,而且避开了对正常组织的损伤。