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研究背景与目的:乳腺癌是女性最常见的恶性肿瘤之一,在美国,约有61%的患者能够得到及时诊断治疗。乳腺癌严重威胁女性的健康,手术、化疗、内分泌治疗及辅助放化疗是目前乳腺癌的主要治疗手段,但是在取得相对理想的治疗效果的同时,手术创伤和肿瘤耐药复发等问题不断困扰着乳腺癌患者,因此,目前临床工作的重心仍是寻找乳腺癌治疗效果好,靶向性好,不良反应小的治疗手段。金纳米材料在肿瘤部位的靶向积聚效应及光热治疗光传递的空间局限性使得金纳米材料在肿瘤治疗领域具有良好的应用前景。金纳米双锥(Gold nanobipyramids,GBPs)的局部表面等离子共振(localized surface plasmonic resonance,LSPR)较其他金纳米材料更强,吸收峰更窄,能够更有效地将光能转化为热能。由于透明质酸(Hyaluronic acid,HA)能够有效地靶向绝大部分肿瘤细胞表面的CD44受体,表面修饰HA的纳米复合物已广泛用于CD44阳性的实体肿瘤的治疗。本论文中将GBPs的光热治疗与HA靶向治疗两者相结合,构建基于HA纳米复合物的诊疗一体化体系,用于靶向肿瘤、杀伤肿瘤细胞及治疗效果评估,对于优化肿瘤治疗方案、减少肿瘤复发及减轻相关不良反应具有重要意义。实验方法:本研究中我们通过静电作用(Electrostatic interaction)在GBP表面连接不同分子量的HA,首次构建了两种不同分子量(380 kDa、102kDa)HA包裹GBPs的新型纳米复合物(GBPs@l-HA、GBPs@h-HA)。透射电子显微镜(Transmission Electron Microscope,TEM)、UV-vis 分光光谱仪(PerkinElmer Instruments,USA)、Zeta 电位分析仪(Brookhaven Instruments,USA)对制备的GBPs@l-HA、GBPs@h-HA进行表征。采用电感耦合等离子体原子发射光谱(ICP-AES)检测 GBPs@l-HA 和 GBPs@h-HA 中 Au+的量。采用 MTT 方法检测不同浓度GBPs@l-HA和GBPs@h-HA对HEK293T肾上皮细胞的毒性,选出安全的实验浓度。采用MTT方法检测不同浓度GBPs@l-HA和GBPs@h-HA在808 nm、1.2 W cm-2激光照射下对MDA-MB-231/Luc乳腺癌细胞的杀伤效应。在MDA-MB-231/Luc乳腺癌细胞荷瘤小鼠体内比较GBPs@l-HA和GBPs@h-HA的抑制肿瘤生长作用及生物相容性。实验结果:HA的分子量由于其分子聚合链长度不同而不同,介于50 kDa至20000 kDa之间。GBPs表面带有大量的正电荷,与带负电荷的HA由于静电作用而紧密连接,以解决GBPs在水溶液中不稳定性、临床使用不方便的问题。本研究中低分子量HA包裹的GBPs(GBPs@l-HA)和高分子量HA包裹的GBPs(GBPs@h-HA)的 HA 接枝密度(grafting density)分别为 13.22 和 4.77,保证了 HA在GBPs表面的充分连接,且低分子量的HA包裹GBPs的接枝密度高于高分子量的HA。GBPs@l-HA及GBPs@h-HA在溶液中具有良好的稳定性,在多种溶液中孵育7天后,其LSPR峰无明显位移,HA纳米复合物在溶液中的稳定性有利于避免不良反应的产生。ICP-AES结果表明两种材料分别与MDA-MB-231/Luc细胞共孵育4h后,GBPs@h-HA的吞噬量显著高于GBPs@l-HA。体外实验的结果也证实,在808 nm的近红外激光照射下,由于GBPs产生的热量积累,光热治疗效果逐渐增强,相同浓度的GBPs@1-HA、GBPs@h-HA分别与CD44阳性的MDA-MB-231/Luc乳腺癌细胞共孵育24 h后予以808 nm的近红外激光照射5 min,MTT法测定结果显示GBPs@h-HA能够杀死更多的肿瘤细胞,即同一浓度下,GBPs@h-HA的光热效应高于GBPs@l-HA,体现出高分子量HA的治疗优势。而当GBPs@l-HA、GBPs@h-HA分别与CD44阴性的HEK 293T肾上皮细胞共孵育后,MTT结果显示HEK 293T细胞活力均高于84%,且细胞形态无明显改变,体现出HA纳米复合物低毒性和良好的生物安全性。在3组MDA-MB-231/Luc乳腺癌细胞荷瘤小鼠肿瘤模型中,分别尾静脉注射 GBPs@l-HA、GBPs@h-HA 的 PBS 溶液及 PBS,24 h 后予以808 nm 激光、1.2 W cm-2体外照射7 min,荷瘤小鼠的生物发光结果显示,治疗14天后,GBPs@h-HA组肿瘤部位的荧光信号最低,表明GBPs@h-HA能够有效杀伤乳腺癌细胞,抑制肿瘤生长,其治疗效果明显优于GBPs@l-HA。此外,GBPs@h-HA和GBPs@l-HA均具有良好的生物相容性,荷瘤小鼠经GBPs@h-HA和GBPs@l-HA治疗后,血液生化指标(AST、ALT、ALP、BUN和SCr)均未发现明显异常。结论:高分子量HA(380 kDa)包裹的金纳米双锥在细胞水平的细胞吞噬和激光照射下的治疗效果优于低分子量HA(102 kDa)包裹的金纳米双锥。ICP结果显示,GBPs@h-HA在MDA-MB-231/Luc乳腺癌细胞的细胞吞噬量更高,并且能够显著提高体外和体内的光热治疗功效。这也说明包裹HA的金纳米双锥在今后的生物医学研究和临床应用中具有一定的前景。