光响应多功能核壳结构纳米马达制备与肿瘤诊疗应用研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gaoxuan123456
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集成生物医学诊疗功能的纳米马达在抗肿瘤应用方面已经取得了长足的进步,但仍面临着许多挑战,例如多种生物医学功能在纳米尺度的整合。核壳结构纳米材料具有诸多优点,如比表面积高,易于表面功能化修饰,并且壳层的存在可以调整纳米颗粒整体的亲疏水性,同时保护内核的表面不受溶剂等影响,因而核壳结构常常被应用于开发多功能诊疗纳米平台。而双面神(Janus)结构通常是由两种或多种不同材料组成的,因而可以表现出多种热、磁性、光学、电性能、水/油两亲性等特性,常常被用于构建具有多种生物功能的自驱动纳米马达。本文基于核壳结构和Janus结构构建了纳米诊疗载体,开发了具有多模态生物成像、拉曼信号监测和肿瘤协同治疗等多种生物医学功能的自驱动纳米马达,并用于抗肿瘤的诊疗应用。传统的治疗药物靠血液循环被动地流经病灶部位,药物利用率低,并且对正常组织的毒副作用大,相比而言,自驱动纳米载体则凭借其自主运动的优势显示出更高效的癌症治疗和低全身毒性。在此,我们报告了一种由过氧化氢酶驱动的Janus结构纳米马达。系统的体外实验研究结果表明,修饰的过氧化氢酶作为纳米引擎催化内源性过氧化氢,不仅为纳米马达提供自推进力,还有利于改善乏氧的肿瘤微环境。上转换纳米颗粒可以将近红外光上转换为可见光,使得介孔二氧化硅表面修饰的光敏剂受到激发,进而将周围环境中的O2转化为单线态氧~1O2(一种细胞毒性的活性氧),并且光敏剂发出的荧光还可用于荧光成像;半包覆的金纳米壳层既可作为光声成像显影剂,也可作为光热治疗纳米制剂。此外,我们利用巯基作为桥键,将拉曼探针分子(3-巯基苯基硼酸,3-MPBA)修饰在Janus马达的金侧,该探针可以定量检测肿瘤微环境中存在的H2O2浓度(肿瘤的生物标志物),这也为检测恶性肿瘤的存在提供了智能传感工具。随后进行了小鼠活体实验,将这种多功能纳米马达瘤内注射到4T1荷瘤小鼠体内,可以通过荧光成像和光声成像双模态成像观察肿瘤的大小和形状,并获得反映肿瘤标志物H2O2的拉曼信号,在成像和拉曼信号诊断的基础上对小鼠实体瘤进行光动力治疗和光热治疗协同治疗。本课题提出了一种基于自驱动纳米马达的光触发抗肿瘤协同治疗载体平台,并进行了体外细胞实验和肿瘤模型实验验证,这为开发多功能集成的纳米诊疗制剂提供了一种新策略。
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