可肾脏清除的功能性金纳米簇应用于肿瘤智能诊疗研究

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在众多抗癌纳米试剂中,像纳米簇或者量子点这样尺寸较小的纳米试剂,可以通过肾脏代谢清除,具有较高的生物安全性,被广泛用于肿瘤诊疗中。然而,这类纳米试剂因尺寸较小,肾脏可以在极短的时间内将其代谢排出体外,致使血液中纳米试剂的浓度急剧降低,进而导致肿瘤组织对纳米试剂的摄取率较低。因此,通过延缓肾脏对纳米试剂的清除速率,来提高肿瘤组织对纳米试剂的摄取率是十分必要的。在本论文中,我们通过选用具有极好生物相容性且带有大量羧基的天然多糖海藻酸钠(Sodium Alginate,SA)成功制备海藻酸钠─金纳米簇(SA-Au NCs)。该方法制备的纳米簇不仅延长了肾脏代谢清除的时间,提高了肿瘤组织对纳米簇的摄取率,同时还具有智能治疗的功能。具体详细工作如下:1、以天然多糖SA和氯金酸(Chloroauric acid,HAuCl4·4H2O)为主要原料,通过热还原法合成SA-Au NCs。其中SA作为还原剂和稳定剂。SA-Au NCs的平均尺寸仅为4.6 nm,具有较好的分散性、稳定性及X射线衰减性能等。同时,SA-Au NCs展现出灵敏的pH响应聚集行为。在选用波长为660 nm的近红外激光对聚集前、后SA-Au NCs的光热转化能力测试分析得知,聚集使SA-Au NCs的消光系数从9×105M-1cm-1提高到1.5×107 M-1cm-1,表明聚集后的SA-Au NCs具有显著的光热转化能力。进一步细胞毒性和体外癌细胞光热治疗(PTT)实验证明,SA-Au NCs不仅具有非常好的生物相容性,而且还具有刺激响应的智能性能,即在体外PTT中聚集前的SA-Au NCs不能够损伤癌细胞,而经微酸响应聚集后的SA-Au NCs能够有效杀伤癌细胞。2、进一步,我们在活体肿瘤模型中对SA-Au NCs的肿瘤诊疗性能进行探究,通过对动物代谢物及肝肾器官相关生理指标分析,证明SA-Au NCs可通过肾脏代谢清除,带来很高的生物安全性。通过药代动力学分析,SA-Au NCs拥有长达9.3 h的血液半衰期。通过对SA-Au NCs在肿瘤小鼠中的生物分布探究,证明肿瘤组织对SA-Au NCs的摄取率高达10.4%ID/g。进一步活体肿瘤模型PTT实验,验证了在近红外光的照射下,在肿瘤区域的SA-Au NCs因微酸环境诱导其聚集,展现出极好的光热转化能力,对肿瘤组织造成不可逆的损伤,而在健康组织中的SA-Au NCs不具有光热转化能力,不会对健康组织造成损伤。这一智能行为表明SA-Au NCs作为PTT试剂在系统PTT方面拥有潜在的应用前景。
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