目的:肝癌是全球致死率极高的癌症之一,现有的临床治疗手段主要有:手术切除、介入治疗、放疗、化疗、靶向治疗和免疫治疗等。但是,现有的这些治疗手段适应症窗口较窄,治疗后极易复发。因此,开发新型且有效的治疗手段已迫在眉睫。铁死亡,作为一种新型的细胞死亡方式,逐渐被大家所熟知,它是一种依赖于铁存在的,一种程序性的细胞死亡方式。已有研究发现,通过诱导铁死亡信号通路能显著降低肝癌细胞的存活率。因此,开发新型肝癌细胞的铁死亡诱导剂具有重大的临床治疗意义。纳米医学的发展,拓展了铁死亡诱导剂的种类,为开发新型肝癌铁死亡诱导剂提供了新的选择。但是,单纯纳米材料的临床效力不足,且其被动靶向性效率低下。为此,本研究将铁基金属有机骨架纳米颗粒MIL-101（Fe）NPs为载体,利用其较高的载药率性能,加载肝癌细胞的铁死亡诱导剂（索拉非尼,Sorafenib,Sor）,成功构建了MIL-101（Fe）@Sor NPs纳米药物。在肿瘤治疗过程中,将其与肿瘤靶向肽（iRGD）以非偶联的形式联合给药,研究其在肝癌铁死亡治疗中的靶向性、治疗效果及其生物安全性等。研究方法:1、以水热合成法制备铁基金属有机骨架纳米材料MIL-101（Fe）NPs。采用扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）来观察所制备MIL-101（Fe）NPs的外观形貌并计算其尺寸;采用扫描电镜图谱（SEM mapping）和扫描电镜X光衍射（EDS）分析其元素组成;采用临床3.0 T磁共振扫描仪,检测其体外磁共振成像能力;以机械搅拌法加载索拉非尼,合成MIL-101（Fe）@Sor NPs纳米药物,并计算索拉非尼的载药率及其包封率,并模拟不同PH值的人体环境,观测在不同环境下的体外药物释放性能;利用3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（TMB）底物,检测MIL-101（Fe）NPs体外催化过氧化物酶的能力。2、利用MTT法,检测不同浓度的MIL-101（Fe）NPs与肝癌HepG2细胞共孵育后,对其存活率的影响,以确定其在细胞实验部分的安全剂量范围;利用MTT法,检测稀释的不同浓度的H2O2对肝癌HepG2细胞存活率的影响,以确定其细胞安全剂量;利用DCFH-DA法,检测肝癌HepG2细胞内MIL-101（Fe）NPs催化过氧化物酶的能力;利用磁共振成像,检测肝癌HepG2细胞在iRGD肽的作用下对MIL-101（Fe）NPs的摄取能力;利用MTT法,在索拉非尼浓度一致的情况下,检测Sor,MIL-101（Fe）@Sor NPs和MIL-101（Fe）@Sor NPs+iRGD与肝癌HepG2细胞共孵育后,对其细胞存活率的不同影响;采用光学显微镜观察MIL-101（Fe）@Sor NPs处理肝癌HepG2细胞前后的形态学变化;利用MTT法,检测在铁死亡抑制剂（Fer-1和DFOM）存在的前提下,MIL-101（Fe）,Sor,MIL-101（Fe）@Sor NPs和MIL-101（Fe）@Sor NPs+iRGD分别对肝癌HepG2细胞存活率的影响;检测MIL-101（Fe）,Sor,MIL-101（Fe）@Sor NPs,和MIL-101（Fe）@Sor NPs+iRGD分别处理肝癌HepG2细胞后,细胞内的MDA含量变化;检测MIL-101（Fe）,Sor,MIL-101（Fe）@Sor NPs和MIL-101（Fe）@Sor NPs+iRGD分别处理肝癌HepG2细胞后,细胞内的GSH含量变化;检测MIL-101（Fe）,Sor,MIL-101（Fe）@Sor NPs和MIL-101（Fe）@Sor NPs+iRGD分别处理肝癌HepG2细胞后,蛋白GPX-4的表达水平;利用铁死亡指示剂BODIPY-C11,检测MIL-101（Fe）,Sor,MIL-101（Fe）@Sor NPs和MIL-101（Fe）@Sor NPs+iRGD分别处理肝癌HepG2细胞后,细胞内LPO含量的变化。3、首先在KM小鼠身上验证MIL-101（Fe）的体内生物安全性,将25 mg/kg、50mg/kg和100 mg/kg的MIL-101（Fe）纳米材料注射到小鼠体内,观测时间窗是15天,期间记录小鼠体重变化,第15天,摘除其重要脏器,心、肝、脾、肺和肾行HE染色,采血进行血常规和血生化检查;构建肝脏H22肝癌细胞移植瘤小鼠模型,采用伊文斯兰染色、普鲁士蓝染色及磁共振成像方法,验证iRGD在H22肝癌细胞移植瘤小鼠模型上的肿瘤靶向性;将MIL-101（Fe）@Sor注射到小鼠体内,分别在治疗后的0.5 h、1 h、6 h、12 h、24 h、48 h和72 h,取血检测血液当中的铁含量;将H22肝癌荷瘤小鼠随机分组,分别接受生理盐水、MIL-101（Fe）、索拉非尼、MIL-101（Fe）@Sor和MIL-101（Fe）@Sor+iRGD的尾静脉注射治疗,每隔三天注射一次,总共7次,各组间索拉非尼的剂量为,5 mg/kg,iRGD剂量为4 mg/kg,治疗期间监测小鼠体重变化,测量肿瘤体积,治疗结束后,摘除重要脏器,将心、肝、脾、肺、肾和肿瘤行H&E染色,采血进行血常规和血生化检查,并对各组肿瘤行GPX-4的免疫组化染色和免疫荧光染色。研究成果:1、采用水热合成法成功制备了MIL-101（Fe）纳米颗粒,其外观形貌呈八面体结构,直径大约在200 nm左右,由铁元素、氯元素、氧元素和碳元素组成、具有T2加权磁共振成像能力和催化过氧化物酶的能力,较高的比表面积和良好的结晶度。2、采用机械搅拌法成功将索拉非尼加载到MIL-101（Fe）上,制备了MIL-101（Fe）@Sor,载药率载12%左右,在PH=5.5的磷酸盐体系中,索拉非尼释放量不断递增,最高释放量高达45%左右。3、MTT法实验结果显示:当MIL-101（Fe）的浓度在1.56μg/ml-200μg/ml之间时,与HepG2细胞共孵育后,其存活率在85%以上;溶血实验显示MIL-101（Fe）并未引起红细胞溶血。4、扫描电镜结果显示MIL-101（Fe）@Sor能成功被HepG2细胞内吞,且MIL-101（Fe）能在HepG2细胞内发生催化反应。5、通过普鲁士蓝染色和磁共振扫描,iRGD能促进MIL-101（Fe）在HepG2细胞内的摄取。6、MIL-101（Fe）@Sor联合iRGD与HepG2细胞共孵育后,能显著降低其存活率,并能显著促进LPO的生成,降低GPX-4蛋白的表达水平,且跟其它组相比有统计学差异。7、小鼠经尾静脉注射100 mg/ml的MIL-101（Fe）后,在治疗时间窗内并未造成小鼠体重的下降,H&E染色结果显示,小鼠的心、肝、脾、肺和肾未出现病理性损伤,各项血常规和血生化指标也在正常参考范围内。8、通过使用伊文斯兰染色,肿瘤的普鲁士蓝染色和小鼠肿瘤的磁共振扫描,其结果显示iRGD能促进MIL-101（Fe）在H22肝癌荷瘤小鼠的肿瘤靶向性和摄取。9、在抗肿瘤实验部分,MIL-101（Fe）@Sor联合iRGD能显著抑制H22肝癌荷瘤小鼠的肿瘤生长,肿瘤体积变化幅度较其它组增长缓慢,但存肿瘤重量低于其他组,肿瘤的H&E染色结果显示MIL-101（Fe）@Sor联合iRGD治疗组其坏死程度最重,GPX-4的免疫组化和免疫荧光染色结果显示MIL-101（Fe）@Sor联合iRGD治疗组抑制GPX-4表达的能力最强,表达水平最低。10、在生物安全性实验部分,MIL-101（Fe）@Sor联合iRGD治疗组对小鼠体重的增长未造成影响,H&E染色结果显示,小鼠的心、肝、脾、肺和肾未出现病理性损伤,各项血常规和血生化指标均在正常参考范围内。但是,索拉非尼组对小鼠的肝脏和肺脏出现了明显的病理性改变,肝功能也出现异常。结论:本研究成功合成了MIL-101（Fe）纳米材料,具有良好的载药能力、释药能力、磁共振成像能力和催化过氧化物酶活性。细胞实验和动物实验结果均显示,该纳米材料在体内外均有着良好的生物安全性,联合iRGD肽使用时,能显著抑制肿瘤生长。进一步研究发现,该纳米药物能通过促进LPO的生成和抑制GPX-4蛋白的表达来实现诱导肝癌细胞铁死亡的目的。该实验基于诱发肝癌铁死亡治疗的最新理念,将纳米材料装载现有临床药物,并联合肿瘤靶向肽成功应用于诱导肝癌铁死亡的治疗中,为肝癌的治疗增添了新的手段。