基于乳糖修饰的BODIPY构建的靶向响应型纳米光敏剂及其抗癌活性研究

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集肿瘤靶向递送、微环境响应释放和单一光照实现光动光热协同等特点于一体的免载体光动光热协同纳米光敏剂在提高癌症治疗的有效性、安全性、准确性以及促进临床转化方面具有巨大潜力。然而,它们的构建仍然是一个巨大的挑战,因为必须考虑多种因素(靶向特异性、可控的释放以及亲-疏水性之间的平衡)的合理整合,这对于纳米结构的自组装和稳定性非常重要。而且光疗向临床转化过程中,仍然会面对光疗固有的限制,譬如肿瘤的乏氧微环境会影响光动力治疗效果,以及光热治疗过程中热休克蛋白的高表达会造成热抵抗等。本论文通过对具备光动光热协同特点的疏水性光敏剂BODIPY进行结构化修饰,合成了两个两亲小分子BSL和LSB,通过单分子自组装性能构建了兼具肿瘤靶向性与微环境响应性的免载体光动光热协同纳米光敏剂,并负载乏氧缓解剂阿托伐醌(ATO)和热休克蛋白抑制剂阿螺旋霉素盐酸盐(17-DMAG)构建了双药纳米自递送体系,且分别在细胞和动物层面进行了光动光热协同抗肿瘤研究。主要研究内容如下:1、基于BSL自组装构建的纳米光敏剂及其抗肿瘤研究BSL由GSH响应性二硫键连接的疏水性BODIPY和亲水性乳糖部分组成。通过化合物3(叠氮基修饰的乳糖)与化合物4(含有两个二硫键和两个炔官能团的BODIPY衍生物)的Cu AAC反应实现亲水与疏水端的两亲“对接”,合成了两亲性BSL(产率21.3%)。利用BSL自组装构建了兼具糖靶向性和肿瘤微环境响应性的纳米光敏剂BSL NPS,测定其临界聚集浓度为19.7μM,然后通过形貌表征确定纳米结构的形成,并确定BSL NPS平均直径为68 nm,平均Zeta电位为-25.6 m V。细胞实验研究表明,BSL NPS具有良好的肝癌细胞靶向性,在光照下,产生ROS和热,对线粒体造成损伤,从而对癌细胞产生损伤。最后,活体实验结果表明,BSL NPS具有较好的肿瘤抑制的效果,同时,病理切片及血常规和各项生化指标研究均表明该体系具有良好的生物安全性。2、基于LSB自组装构建的双药自递送纳米光敏剂及其抗肿瘤研究通过与BSL合成相似的方法,调节反应投料比及反应溶剂,实现了疏水性的化合物9(含有单个二硫键和单个炔官能团的BODIPY衍生物)与亲水性的化合物3的高效“点击”合成了单边修饰乳糖和二硫键的BODIPY衍生物LSB(产率76.5%)。通过LSB的自组装性能研究发现,其临界聚集浓度为9.83μM,形成的纳米自组装体的平均直径为115 nm,平均Zeta电位为-24.2 m V。并通过LSB进行ATO和17-DMAG双药负载研究,该双药负载体系ADB NPS具有良好的组装性能,ATO与17-DMAG的负载量分别是20.66%和5.40%。在细胞实验研究中,即使在乏氧条件下,ADB NPS仍能表现出较好的缓解乏氧,增强ROS生成的性能,并且能有效下调热休克蛋白HSP90的表达,具有很好的杀伤肿瘤细胞的特性。最后,活体实验表明,ADB NPS光照组能够完全消除肿瘤组织,并且该体系具有很好的生物安全性。综上,本文以具有光动光热协同特性的BODIPY为基础,进行糖基化修饰合成了具备自组装性能的两亲性小分子,并基于两个小分子的自组装特性构建了两个安全有效的纳米光敏剂抗肿瘤体系,可实现靶向响应性光动光热协同抗肿瘤,尤其是第二个体系,通过乏氧缓解剂与热休克蛋白抑制剂的负载,可有效克服肿瘤微环境中的乏氧与热抵抗等因素对光疗的影响,为临床抗肿瘤治疗提供了新策略。
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