基于超顺磁性Fe3O4纳米复合探针的制备及其在胃癌精准诊疗中的应用研究

来源 :上海交通大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wuhen_lu83
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胃癌(gastric cancer)是消化系统中一种发病率极高的恶性肿瘤。近五年来,我国胃癌发病率位于第二位,死亡率高居第三。由于胃癌早期症状不明显,一旦被发现,80%的已到胃癌晚期。针对目前胃癌治疗手段的匮乏,为降低其发病率和死亡率,胃癌诊断和治疗的有效工具迫切需要。随着纳米技术的快速发展,设计的多功能纳米探针在胃癌诊断、治疗和治疗后监测方面备受研究者关注。由于Fe3O4纳米颗粒具有低毒性、外磁场下易分离、高空间分辨率和层析成像等独特的物理化学性质,因此在固相分离、蛋白质固定、磁共振成像、药物递送、基因递送、纳米传感器和磁流体热疗等生物医学领域中广泛应用。本研究设计一种荧光/磁性向导的超小高稳定的Fe3O4-PEG2k-FA@Ce6纳米探针。该探针由Fe3O4纳米颗粒、叶酸(FA)、氨基双功能化聚乙二醇(NH2-PEG2k-NH2)和光敏剂二氢卟吩e6(Ce6)四部分组成。采用一锅合成法大规模制备羧基化超顺磁性Fe3O4纳米颗粒。分散于水相中的Fe3O4可以稳定保存八个月以上。与游离态Ce6相比,Fe3O4-PEG2k-FA@Ce6纳米探针在体内/外实验中均显著地增强了细胞摄取量。在633 nm激光照射下,纳米探针的光动力治疗(PDT)效果明显增强,肿瘤抑制率为69%。这种纳米探针在肿瘤部位展现了优异的渗透性,滞留时间长达六天以上,而在肝脏部位有少量富集,可以进行高效率地肿瘤识别和实时监测。此外,无激光照射时纳米探针对正常器官和组织几乎无损伤。然后,对于高效地光动力学治疗胃癌而言,进一步地延长纳米探针在肿瘤部位的滞留时间和降低其在正常组织的富集量是至关重要的。本部分研究系统报道了三种不同直径的超小高稳定纳米探针(Fe3O4@P-NPO/PEG-Glc@Ce6),探针核的直径分别为:4 nm、8 nm和13 nm。由于显著的主动靶向与固有的小尺寸的协同靶向效应,Fe3O4@P-NPO/PEG-Glc@Ce6纳米探针高效地延长在肿瘤部位的滞留时间和降低在正常组织处的富集。同时,得益于小尺寸效应,已制备的纳米探针展现了优异的肿瘤靶向性。相对低功率的激光照射下可以实现高效地光动力学治疗,抑制模型鼠肿瘤的生长。与游离态Ce6相比,NP-13 nm探针的肿瘤抑制率高达77%。基于小尺寸效应,NP-4 nm和NP-8 nm探针也具有优异的PDT效率,肿瘤抑制率分别为66%和71%。该发现为肿瘤治疗提供了一个新的研究方向。最后,考虑到Fe3O4具有低毒性、高空间分辨率和层析成像的特性,其可作为磁共振成像下依赖于形状进行恶性肿瘤治疗的一种最有前景的纳米材料。由于传统的球形Fe3O4纳米颗粒在治疗过程中不能有效地破坏细胞结构,因此存在耐药性的隐患。本部分提出一种具有靶向性的花状Fe3O4@Au-HPG-Glc探针。该探针可以实现磁共振成像向导下高效的胃癌治疗。在交变磁场作用下,花状纳米探针沿着探针核的中心轴旋转,通过破坏细胞核和细胞膜的方式破坏肿瘤细胞。结果显示:这种依赖于纳米材料结构的治疗策略具有显著的MRI向导的肿瘤治疗效果。与空白组相比,该探针对模型鼠治疗12天后,其肿瘤抑制率约47.3%。区别于其它已报道的胃癌治疗方法,本研究采用交变磁场(AMF)进行靶向胃癌治疗具有减小胃癌耐药性的优势。学治疗,抑制模型鼠肿瘤的生长。与游离态Ce6相比,NP-13 nm探针的肿瘤抑制率高达77%。基于小尺寸效应,NP-4 nm和NP-8 nm探针也具有优异的PDT效率,肿瘤抑制率分别为66%和71%。该发现为肿瘤治疗提供了一个新的研究方向。最后,考虑到Fe3O4具有低毒性、高空间分辨率和层析成像的特性,其可作为磁共振成像下依赖于形状进行恶性肿瘤治疗的一种最有前景的纳米材料。由于传统的球形Fe3O4纳米颗粒在治疗过程中不能有效地破坏细胞结构,因此存在耐药性的隐患。本部分提出一种具有靶向性的花状Fe3O4@Au-HPG-Glc探针。该探针可以实现磁共振成像向导下高效的胃癌治疗。在交变磁场作用下,花状纳米探针沿着探针核的中心轴旋转,通过破坏细胞核和细胞膜的方式破坏肿瘤细胞。结果显示:这种依赖于纳米材料结构的治疗策略具有显著的MRI向导的肿瘤治疗效果。与空白组相比,该探针对模型鼠治疗12天后,其肿瘤抑制率约47.3%。区别于其它已报道的胃癌治疗方法,本研究采用交变磁场(AMF)进行靶向胃癌治疗具有减小胃癌耐药性的优势。
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