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功能纳米材料由于具有独特的理化性能、容易进行表面修饰以及良好的生物相容性等优势,在影像引导的肿瘤治疗(诊疗一体化)领域受到了极大关注.发展新型的合成策略以制备安全、高效的功能纳米诊疗体系,对提高肿瘤诊断精度和实现肿瘤高效治疗具有重要的意义.本论文通过简单、温和的制备方法,分别一步合成了具有良好生物相容性和生物可降解的锰基功能纳米诊疗体系MnEMNPs和BMnHNCs,探索了它们用于肿瘤多模态成像和治疗的可行性和有效性.此外,以重组的凝血因子Ⅶ的表皮生长因子样结构域-1(EGF1)作为靶向模块,探索了EGF1功能修饰纳米材料对于促进纳米探针穿透生理屏障进而提高其在胶质瘤区域富集效果的可行性和有效性.主要研究内容概括如下: 第一章,我们简要介绍了肿瘤诊疗一体化的概念、MRI纳米对比剂在影像引导的肿瘤治疗应用中的优势及目前研究面临的问题,阐明了本论文的选题依据、研究内容及研究意义. 第二章,尽管MRI对比剂在影像引导的肿瘤治疗中显示出巨大的应用前景,需要进一步提高成像对比度、生物可降解性和生物安全性.我们以高锰酸钾作为锰源和氧化剂,左旋多巴作为前驱体,通过聚合内掺杂(IPD)策略在水相中一步合成新型的锰-真黑素样配位纳米复合物(MnEMNPs).得益于高载锰量(>10%)和几何约束效应,MnEMNPs展示出超高的纵向弛豫率(1.5 T场强下r1值高达60.8 mM-1s-1).由于锰的高螯合稳定性、良好的生物相容性和强的近红外吸收,MnEMNPs 可实现高效能的 T1-T2 双模式 MRI/光声成像和光热肿瘤消融.此外,过氧化氢特异性触发的MnEMNPs 分解行为克服了许多纳米材料难以生物降解的问题.这种温和、简便、经济、高效的IPD策略将为发展新型的高效能诊疗一体化纳米平台提供新途径. 第三章,缺氧、酸化及高水平的过氧化氢(H2O2)是肿瘤微环境的三大特征,它们共同促进肿瘤的恶性生物学表型,并且常常引起肿瘤治疗抵抗.迫切需要开发新型有效的策略以改善肿瘤微环境,提高肿瘤治疗响应.我们以血清白蛋白为生物矿化模板,在水相中一步合成具有合适尺寸、形貌及良好水分散性的二氧化锰纳米片(BMnNSs).随后,装载二氢卟酚类光敏剂 HPPH,获得多组分的 BSA-MnO2-HPPH纳米复合物(BMnHNCs).利用MnO2在酸性条件下对H2O2的高反应性和高特异性,实现肿瘤微环境响应增强的NIRF和MRI双模态成像.由于BMnHNCs通过EPR效应在肿瘤区域有效富集,与肿瘤内源性H2O2反应生成氧气,BMnHNCs展示出比HPPH更佳的光动力治疗效果.此外,BMnHNCs还可有效下调肿瘤区域的VEGF表达.经静脉注射后,BMnHNCs 显示出良好的生物安全性.该研究将为综合调节肿瘤微环境和提高肿瘤诊疗能力提供新思路.本纳米复合物具有良好的生物相容性和生物可降解性,以及安全、高效的诊疗能力,在临床转化方面具有较大的潜力. 第四章,突破生理屏障是提高纳米对比剂在肿瘤区域的富集效果的关键环节.采用靶向肿瘤生物标志物的模块功能修饰对促进纳米材料突破生理屏障进而提高肿瘤导向效应具有重要的意义.我们以重组的凝血因子Ⅶ的表皮生长因子样结构域-1(EGF1)作为靶向模块,制备靶向纳米探针EGF1-EGFP-IONPs.体外实验结果显示,靶向探针对组织因子阳性的人源性胶质母细胞瘤U87MG细胞及人脐静脉内皮细胞(HUVECs)具有优异的靶向结合能力.体内实验结果证实,靶向探针具有良好的肿瘤靶向特异性,能够引起U87MG原位胶质瘤模型的肿瘤区域长达12小时的持续、有效强化.本研究采用的EGF1介导的靶向策略对于开发胶质瘤靶向的高效纳米诊疗试剂及临床转化具有一定的应用前景.