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背景癌症是威胁全球人类生命的最大杀手之一,是当前医学研究领域所面临的一个重大挑战。目前,提高肿瘤治疗过程中的有效性及准确性已成为突破当前肿瘤治疗瓶颈的关键问题。纳米科学的发展,为发展新型多功能纳米抗癌药物提供了可能。利用纳米材料作为药物载体或将活性纳米材料直接作为药物,可以提高药物的吸收利用率,实现高效靶向药物递送,延长药物消耗半衰期,并减少对正常组织的副作用,从而提高肿瘤治疗的有效性和准确性。乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)是一种可降解的功能高分子有机化合物,具有良好的生物相容性、无毒、良好的成囊和成膜性能,被广泛应用于制药、医用工程材料和现代化工业领域。通过纳米技术在微观尺度设计和合成的具有不同形貌、组成、结构与性质的PLGA载药系统已成功应用于肿瘤的诊断与治疗。然而,PLGA本身并不具备药效,其功能仅局限作为载体控制包载其中的药物缓慢释放,延长药物作用时间。如何对PLGA药物载体进行功能化,是进一步提高该载药系统治疗效果的有效途径之一。纳米酶是一种具有内在的类酶活性的纳米材料,其多酶活性可以调节生物体系的活性氧(ROS)的水平。如,超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性可用于清除ROS,过氧化物酶(POD)和氧化酶(OXD)活性可用于生成ROS。值得强调的是,具有过氧化物酶和氧化酶活性的纳米酶,可以催化肿瘤内的过氧化氢和氧气产生高毒性的活性氧自由基,实现对肿瘤细胞的特异性杀伤。倘若将纳米酶和PLGA药物载体结合起来,有望获得功能化PLGA纳米药物,在释放载体内部药物用于肿瘤化疗的同时,也可以发挥纳米酶催化肿瘤治疗的效果,两种作用相互协同,从而提高肿瘤治疗的有效性。基于上述研究背景,本论文首先对PLGA纳米粒进行功能化修饰,将具有氧化物酶活性的锰氧化合物(MnOx)修饰到PLGA纳米粒的表面,制备PLGA-MnOx复合纳米粒,对其形貌、粒径、结构、多酶活性、催化杀伤肿瘤细胞的能力等进行了详细的评价。随后,将抗肿瘤药物青蒿琥酯(Artesunate,ARS)负载在PLGA-MnOx复合纳米粒的内部,考察化疗和催化治疗的协同对肿瘤细胞的抑制情况,最后采用动物模型评价了其肿瘤治疗效果。目的本文以纳米合成化学为手段,以医药领域的应用为向导,对PLGA纳米药物载体进行功能化修饰,将具有多酶活性的MnOx纳米酶修饰到PLGA纳米药物载体的表面,构建具有肿瘤催化和化学治疗协同效果的纳米药物,以提高肿瘤治疗的有效性。方法第一章PLGA-MnOx纳米酶的制备及多酶活性本章以PLGA为成核材料,采用W/O/W乳化法制备PLGA纳米粒,并用多种检测手段分析其物理化学特性,主要包括尺寸分布,表面性能等。实验过程中,通过控制高锰酸钾的投入量以及反应温度调控PLGA-MnOx纳米酶的组成、尺寸、形貌;采用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)等手段对PLGA-MnOx纳米酶的形貌进行了详细表征。随后通过X射线衍射光谱(XRD)、X射线光电子能谱(XPS)对材料的结构与组成进行了分析。最后对PLGA-MnOx纳米酶的多酶活性进行了分析,包括氧化物酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等。第二章ARS@PLGA-MnOx纳米酶的肿瘤催化/化学治疗本章将青蒿琥酯包载入PLGA-MnOx纳米酶中,采用MTT、活死细胞染色等方法评价载药纳米酶体外抗肿瘤活性。主要包括ARS@PLGA-MnOx纳米酶对肿瘤细胞的杀伤能力,肿瘤细胞对PLGA-MnOx纳米酶的摄取实验,胞内ROS水平及线粒体膜电位的检测,体内外核磁成像效果的评价等。最后,构建小鼠结肠癌(CT26)和小鼠乳腺癌(4T1)皮下移植瘤模型,进行体内效果评价。结果第一章:本章所制得的PLGA-MnOx纳米酶为大小均一的球体,粒径约为180 nm,分散性较好。通过XPS分析发现,PLGA-MnOx纳米酶结构中含有C、N、O、Mn元素,证明了 Mn的成功掺入。与作为对照组的PLGA、PLGA-PDA相比,PLGA-MnOx纳米酶表现出多酶活性,除了纳米材料常见的氧化物酶、过氧化氢酶及超氧化物歧化酶这三种酶活性之外,PLGA-MnOx纳米酶还表现出具有清除谷胱甘肽的能力。对照实验显示,PLGA-MnOx纳米酶的活性主要由结构中的Mn掺杂提供。第二章:本章将化疗药物青蒿琥酯与PLGA-MnOx纳米酶结合,制备载药复合纳米酶(ARS@PLGA-MnOx),载药率为13.9%。MTT结果显示,肿瘤细胞的存活率随着ARS@PLGA-MnOx浓度的增加呈梯度下降,证明青蒿琥酯和PLGA-MnOx的结合具有协同抑制肿瘤的效果。在细胞水平上,活性氧检测实验结果显示PLGA-MnOx纳米酶较空白PLGA纳米粒可以在细胞内产生更多的活性氧。线粒体膜电位检测结果和Western Blot结果可以说明PLGA-MnOx和ARS@PLGA-MnOx可以诱导更多的肿瘤细胞凋亡。在CT26小鼠和4T1小鼠模型中,ARS@PLGA-MnOx比PLGA-MnOx更能较好地抑制肿瘤的生长,生存率实验也显示给与ARS@PLGA-MnOx治疗的小鼠比PLGA-MnOx给药组和ARS给药组的两组小鼠均表现出更高的生存率;组化分析结果显示,PLGA-MnOx和ARS@PLGA-MnOx对小鼠的主要器官没有造成显著的损害,表明其没有明显的毒副作用。