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纳米药物递送系统以其肿瘤定位、高效低毒、缓控释放药物的优势在临床应用中具有很大的潜力,目前已成为肿瘤的预防、诊断、治疗和监控研究的热点。基于纳米材料的某些物理或化学特性所发展起来的肿瘤新型治疗模式(光热治疗、光动力学治疗、磁热治疗等)为肿瘤治疗提供了新的策略。利用物理刺激响应的纳米材料作为药物载体,在材料表面修饰靶向分子或对物理刺激响应的门控元件,可用于药物的靶向递送、智能控释和多机制诊疗。本文构建了一系列刺激响应型介孔纳米药物递送系统,开展了系列基础研究:1.近红外光触发的中空介孔硫化铜纳米粒介导的肿瘤诊疗系统的研究化疗药物阿霉素(DOX)对肿瘤特异性差,且易产生耐药性,降低了治疗指数。本研究构建了近红外光触发的“智能门控”型中空介孔硫化铜纳米粒介导的肿瘤诊疗一体化系统(DOX/HMCu2-xS-HA)。HMCu2-xSNPs(0<x<1)作为一种新型的近红外光响应型材料,在近红外光(NIR)照射下可产热和活性氧,同时进行光热治疗(PTT)、光动力学治疗(PDT)及光声成像(PAT)。另外,HMCu2-xSNPs的中空空腔和孔道结构均可荷载客体物质,比表面积大,对DOX的负载能力强。HMCu2-xS NPs外部所修饰的透明质酸(HA)可以同时作为靶向分子和盖帽剂,有效防止HMCu2-xSNPs内部客分子在体循环过程中泄漏并主动靶向定位至肿瘤部位。体外释药结果表明制剂需经透明质酸酶降解后,在酸性pH和NIR触发下促进DOX的释放,实现靶向多刺激响应型门控释药。细胞摄取实验表明,DOX/HMCu2-xS-HA纳米粒表面的HA可以促使载药系统经CD44受体介导的内吞作用主动靶向进入肿瘤细胞中。体内光声成像结果表明HMCu2-xS-HA在NIR照射下于肿瘤组织部位出现光声信号,且在给药3h左右信号达到最高峰。故HMCu2-xSNPs可成为一种优良的光声成像造影剂,可用来准确定位肿瘤部位/大小/形态来引导肿瘤治疗。体内抗肿瘤活性研究中DOX/HMCu2-xS-HA组在NIR照射下将相对瘤体积大幅度降低至0.94 ± 0.11,实现了肿瘤靶向的光疗(PTT&PDT)与化疗的协同治疗,具有显著的抗肿瘤治疗效果。2.中空介孔硫化铜介导的铜螯合剂抗癌药物递药体系的构建及评价铜离子依赖型抗癌药物博来霉素(BLM)的抗癌作用主要有赖于过渡金属和O2等的存在下形成BLM-Cu(Ⅰ)-O2,即“激活态BLM”。药物载体中空介孔硫化铜HMCu2-xNPs(0<x<1)在高热下因溶度积(Ksp)增大将导致少量铜离子(Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ))的释放。本课题将铜离子依赖的BLM负载入HMCu2-xSNPs中,在光热效应下形成BLM-Cu(Ⅱ)复合物,构建近红外光远程调控的铜离子依赖型化疗&光疗纳米平台。温度响应型相转变材料薄荷醇(LM)可作为一种门控分子将BLM包封在纳米粒内部,实现了药物“零泄漏”。首先合成HMCu2-xNPs作为药物载体,通过酰胺键反应在其表面修饰上肿瘤靶向分子叶酸(FA),之后共负载LM与BLM。该递药系统(FA-HMCu2-xS/BLM/LM)通过叶酸受体介导的内吞作用靶向到肿瘤组织。在NIR照射下,HMCu2-xSNPs可以同时进行光热治疗与光动力学治疗。随后,FA-HMCu2-xS导致的高热及活性氧导致溶酶体破裂,使得客分子从溶酶体向细胞质中分布。体内外抗肿瘤实验结果表明FA-HMCu2-xS/BLM/LM具有很好的细胞杀伤作用,在NIR照射下将荷瘤裸鼠的相对瘤体积大幅度降低至0.35 ± 0.12。这是由于NIR下铜离子(Cu(Ⅰ)和Cu(Ⅱ))与铜离子依赖的化疗药物BLM从FA-HMCu2-xS中同时释放、络合形成“激活态BLM”,进一步导致铜离子依赖的BLM介导的DNA断裂,显著增强了抗肿瘤治疗效果。该纳米药物递送系统实现了肿瘤靶向的光疗(PTT&PDT)与化疗的协同治疗,在药物控释及肿瘤治疗中具有重要意义和价值。3.pH/超声双响应型药物递送系统的构建及其空化-声疗特性的研究本课题中我们发现介孔碳酸钙纳米粒(MCCNPs)在肿瘤酸性pH环境和超声的内外双刺激下可以瞬时崩解。利用此性质,以MCCNPs为基体构建了pH/超声双响应型药物递送系统,在MCC NPs内部负载声敏剂血卟啉单甲醚(HMME),外部通过酰胺键反应修饰透明质酸(HA)作为肿瘤靶向分子和门控元件。该递药系统(HMME/MCC-HA)通过CD44受体介导的内吞作用被肿瘤细胞摄取。MCCNPs在肿瘤弱酸性环境和外界超声刺激下瞬时崩解,同时伴随大量CO2产生和HMME释放。随后,由于酸性溶酶体内H+消耗等原因导致渗透压升高,最终诱导溶酶体破裂,促进客分子向细胞质中分布。体内抗肿瘤活性研究中HMME/MCC-HA组在超声辐照下将荷瘤裸鼠的相对肿瘤体积大幅度降低至0.87±0.13,显著增强了抗肿瘤治疗效果。一方面,超声下大量C02气泡的产生和爆破产生了空化作用诱导细胞损伤和坏死,并通过旁观者效应造成周围血管损伤。另一方面,超声下声敏剂HMME产生ROS进行声动力学治疗(SDT)诱导细胞凋亡。因此,HMME/MCC-HA可以实现空化治疗和声疗的协同治疗,进行肿瘤同位点多机制治疗。更重要的是,由于该制剂具有肿瘤靶向性,且正常组织缺乏酸性环境和外界超声刺激,故可极大降低对正常组织的毒副作用。另外,MCCNPs在肿瘤弱酸性环境下的优异的超声造影能力可对肿瘤组织定位,实现诊疗一体化。