乏氧响应型COF纳米载药体系多模式协同抗肿瘤效果的研究

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乳腺癌是女性患者中最常见的恶性肿瘤之一,而三阴乳腺癌相对于其他亚型具有更高的侵袭性且缺乏有效的药物治疗靶点,导致对其可实施的治疗方案有限且效果不佳,因此迫切需要研究精确有效治疗三阴乳腺癌的新策略。近年来光介导的光动力疗法及光热疗法由于具有易操作性、无创性、高特异性的特点引起较为广泛的关注。然而单一模式的光动力治疗效率受限于肿瘤内的缺氧环境,单一模式的光热治疗也受到细胞内热休克蛋白的限制。一般的联合治疗则需要多光源激活操作复杂。如能通过同一光敏剂同时实现光动/光热治疗,并借助PDT加剧细胞缺氧,诱导缺氧激活前药发挥作用,可以提高对肿瘤的治疗效果。为实现对三阴乳腺癌的高效精确治疗,本研究以共价有机框架材料(COF)作为载体,将光敏剂吲哚菁绿(ICG)及缺氧激活前药AQ4N吸附在COF中。并利用COF表面的-NH2残基将HA修饰在COF表面最后得到HA-COF@ICG/AQ4N载药体系。分化簇44(CD44)作为在三阴乳腺癌细胞表面过表达的受体,可以被透明质酸特异性靶向识别。ICG作为FDA唯一批准应用于临床的近红外染料,其本身同时具有光动及光热效应,然而游离的ICG具有光不稳定性且易发生自积聚,导致游离ICG在光动/光热疗法中效率较低。AQ4N作为缺氧激活前药,其在常氧条件下不具备毒性,在缺氧环境中能够被生物还原为抗肿瘤药物AQ4,从而杀死细胞。因此HA-COF@ICG/AQ4N能够通过与CD44结合主动靶向至三阴乳腺癌细胞,并在808 nm近红外激光照射下激发负载的ICG产生光动力与光热联合效果。而光动力治疗加剧了肿瘤微环境的缺氧状态,进而诱导AQ4N被生物还原为抗肿瘤药物AQ4,产生协同抗肿瘤效果。最终实现对三阴乳腺癌的靶向高效治疗。本课题具体研究内容与结果有如下两个方面:(1)COF@ICG的制备及细胞抑制效果研究。首先,合成得到粒径均一的COF纳米球,并通过多种表征手段证明合成得到的COF具有良好的晶体结构,孔径一致,平均水和粒径174 nm。通过π-π作用将ICG吸附在COF上。紫外吸收结果表明COF对ICG的吸附有效改善了ICG的分散性。然后探讨了体系对ICG的载药率、包封率以及在不同p H环境的释放率,发现当COF与ICG浓度比不超过1:1.4时,ICG的载药率最大为53.1%,包封率在90%以上;而COF@ICG在p H7.4的溶液中ICG释放率不足20%,但在p H5.6的溶液释放率达72%,说明该载药体系可在肿瘤细胞的酸性微环境中实现ICG的释放。再通过红外热光成像仪对光热性能进行监测,结果表明COF@ICG比游离ICG具有更好的升温效果、作用范围及光热稳定性。采用MTT法首先探明COF的合理使用浓度。接下来通过MTT法检验了近红外光照诱导的COF@ICG对MDA-MB-231细胞的抑制效果,结果显示光照组MDA-MB-231细胞存活率由90%下降到了50%。(2)HA-COF@ICG/AQ4N载药体系的构建及抗肿瘤效果的研究。首先通过紫外光谱、Zeta电位分析、粒度分析、TEM等结果验证了HA-COF@ICG/AQ4N对ICG及AQ4N的共负载,表明成功构建了HA-COF@ICG/AQ4N载药体系。接下来MTT结果表明HA-COF@ICG/AQ4N组光照后,MDA-MB-231细胞存活率最低降至23%,优于COF@ICG组及COF@ICG/AQ4N组光照后的抑制效果。使用ROS检测试剂盒对光诱导产生的ROS含量进行检测,结果显示HA-COF@ICG/AQ4N组ROS含量高于COF@ICG/AQ4N组。另外,利用流式细胞仪对细胞凋亡情况进行分析,结果发现与空白组相比,COF@ICG、COF@ICG/AQ4N和HA-COF@ICG/AQ4N组的细胞光照后均出现细胞晚期凋亡的趋势,其中HA-COF@ICG/AQ4N组的晚期凋亡细胞最多。接下来Western Blot实验结果表明在光激发后COF@ICG组、COF@ICG/AQ4N组及HA-COF@ICG/AQ4N组细胞内HIF-1?蛋白的表达量逐渐升高,证实了缺氧情况加剧。更为重要的是HA-COF@ICG/AQ4N组促进了CYP1A1蛋白的表达,相应的证明光动力治疗进一步提升了AQ4N的药效。通过细胞迁移实验,发现在光照之后HA-COF@ICG/AQ4N组对MDA-MB-231细胞的迁移具有很好的抑制效果。最后采用3D肿瘤球模拟探讨载药体系对实体瘤生长的影响,结果表明HA-COF@ICG/AQ4N组在光照后能够较好的抑制肿瘤球的增长。综上所述,本研究成功构建了乏氧响应HA-COF@ICG/AQ4N纳米载药体系,该载药体系呈现出良好的抗肿瘤效果以及抑制肿瘤细胞迁移的作用,为三阴乳腺癌的治疗提供了新的思路。
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