【摘 要】
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化学动力学治疗(chemodynamic therapy,简称为CDT)是由肿瘤微环境(tumormicroenvironment,简称为TME)内源性化学能激活的、无需外界刺激的治疗手段。依靠芬顿/类芬顿(Fenton/Fenton-like)反应,CDT试剂可以催化TME中过量的、毒性较小的过氧化氢(H2O2)产生极具细胞毒性的活性氧(reactive oxygen species,简称为RO
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化学动力学治疗(chemodynamic therapy,简称为CDT)是由肿瘤微环境(tumormicroenvironment,简称为TME)内源性化学能激活的、无需外界刺激的治疗手段。依靠芬顿/类芬顿(Fenton/Fenton-like)反应,CDT试剂可以催化TME中过量的、毒性较小的过氧化氢(H2O2)产生极具细胞毒性的活性氧(reactive oxygen species,简称为ROS)—羟基自由基(·OH),进而抑制肿瘤生长。相比其他治疗方式,CDT具备肿瘤特异性响应、高针对性、极小副作用和无需外部刺激等优势。然而,CDT的治疗效率却始终受限于复杂的TME,例如:微酸性、H202供给不足量和过表达的还原性物质等。随着近年来纳米技术的飞速发展,广泛发掘纳米材料优异的光、超声、磁和其他刺激响应的特性不仅使CDT联合其他治疗方法协同治疗癌症成为可能,更显示出比单一治疗更优的抗癌活性。因此,对各种基于CDT的纳米平台及其联合疗法进行探索,将为促进CDT的发展提供启示。为此,本论文主要展开了以下几项工作:(1)构建了 H2O2循环和光响应ROS生成纳米级联系统,并联CDT、光动力治疗(PDT)、光热治疗(PTT)、化疗抑制肿瘤。通过空心硫化铜催化剂(Cu2-xS,CS NCs)负载抗癌药阿霉素(DOX),制备具备近红外二区(NIR Ⅱ)光和TME响应的载药催化剂Cu2-xS@DOX(CSDNCs)。在NIRⅡ光照射下,具有双重仿生酶样活性的CS NCs在H2O2高表达的TME中可以实现光响应的PDT/PTT/CDT;同时,在酸性TME中释放DOX,刺激烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸氧化酶(NOXs)生成O2·-,继续产生H2O2,实现ROS强化循环。(2)建立肿瘤细胞内Ca2+过载和超声(US)响应ROS敏化纳米系统Cu/CaCO3@Ce6(简称为CCCNPs),联合CDT、声动力治疗(SDT)和Ca2+过载抑制肿瘤。Cu富集的CaCO3并搭载声敏剂Ce6形成Cu/CaCO3@Ce6纳米调节剂,谷胱甘肽(GSH)高表达的酸性TME下,CCC NPs快速释放Ca2+,Cu2+和Ce6。Cu2+可以消耗GSH并转化为Cu+,然后通过Fenton-like反应产生·OH;在US辐射下,逐渐生成1O2,加重了癌细胞内的氧化损伤;Ca2+聚集破坏线粒体,进一步加强氧化应激。体内和体外实验均表明,基于Cu/CaCO3@Ce6的纳米调节剂的设计可在US的辅助下,协同上调肿瘤细胞内ROS水平,显示出良好的肿瘤抑制效果。(3)制备了肿瘤细胞内Zn2+过载和H2O2自供给纳米系统Cu/ZnOX(CZOX),联合CDT和Zn2+干扰协同抗肿瘤。室温下通过一锅法合成富含Cu2+、Zn2+的金属过氧化物Cu/ZnOX(CZOX),在酸性TME中,CZOX迅速崩解并释放Cu2+、Zn2+和H2O2。Cu2+的引入降低了 GSH含量,并且促进Fenton-like反应,催化H2O2生成·OH;H2O2的补充不仅缓解了 TME内抗氧化物质对ROS的消耗,并且提高CDT效率,增敏活性自由基产生;Zn2+过载会抑制肿瘤细胞内线粒体的电子转移链(ETC),促进O2·-产生。体内体外研究证明,CZOX通过诱发肿瘤细胞内一系列ROS强化行为,高效诱导肿瘤细胞凋亡。(4)通过水热法合成了一种肿瘤特异性响应的可生物降解中空碳酸锰(MnCO3)的纳米载体(HMCNPs),进一步负载声敏剂原卟啉(PpIX),获得复合纳米粒子HMC-PNPs。研究表明,HMC-PNPs在酸性的TME下可被激活,降解释放出Mn2+和声敏剂PpIX。一方面,在肿瘤内HCO3-/CO2的生理缓冲环境中,过载的Mn2+可触发Fenton-like反应,将过表达的内源性H2O2转化为高毒性·OH,介导CDT;另一方面,在US作用下,声敏剂PpIX可将细胞内的02转化为1O2,从而形成可持续的、积累的氧化损伤,实现SDT。因而,此体系可通过CDT和SDT联合作用,诱导肿瘤细胞内产生大量ROS,降低恶性肿瘤细胞自我调节能力,使得胞内多重细胞器氧化受损,诱导癌细胞死亡。在抗癌药物DOX和US的辅助治疗下,癌细胞杀伤效率可达90%,荷瘤小鼠活体实验表明化疗/SDT/CDT的联合治疗可以显著抑制肿瘤的生长。
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