目前,癌症仍是第二大死亡原因。由于预后差、易转移等因素,癌症的发病率和死亡率在过去几十年中不断上升。研究表明,与正常细胞相比,肿瘤细胞更容易受到氧化损伤。活性氧(ROS)治疗已成为一种前景广阔的抗肿瘤治疗的手段。与其他ROS疗法相比,化学动力学治疗(CDT)因其具有不依赖外部刺激、深层组织治疗能力和抗耐药性等优势成为癌症研究领域关注的焦点。然而,肿瘤微环境(TME)的双氧水(H_2O_2)浓度不足、还原物质(如谷胱甘肽(GSH))过表达等限制了CDT的疗效。此外,TME的复杂性和高异质性也使得单一CDT模式并不能彻底消除肿瘤。针对这些问题medical financial hardship,本文构建了一系列功能化纳米平台用于增强CDT并实现基于CDT的癌症协同治疗,希望为多模式协同抗肿瘤纳米平台的构建提供新的方法和策略。第一部分酸响应性硫化铜掺杂的共价有机框架材料用于化疗/光热/化学动力学协同治疗肿瘤目的:针对肿瘤细胞内H_2O_2浓度不足、单一CDT模式的治疗效果不理想等问题,构建多功能纳米平台实现化疗、光热治疗(PTT)与CDT协同治疗。通过PTT和化疗药物分别提高肿瘤局部温度和细胞内H_2O_2浓度,进而提高CDT的疗效,最终实现癌症高效治疗。方法:采用原位封装方法制备硫化铜掺杂的共价有机框架材料(Cu S@COFs),负载化疗药物阿霉素(DOX),并在表面包覆牛血清白蛋白-叶酸(BSA-FA)层得到纳米复合材料(Cu S@COFs-BSA-FA/DOX)。利用透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)等对纳米平台进行表征。使用荧光分光光度计考察药物负载及体外释放行为。利用荧光分光光度计和紫外分光光度计评估该体系的催化能力。选用4T1细胞对纳米平台的细胞毒性、细胞摄取、ROS及H_2O_2产生能力等进行考察。以BALB/c荷瘤小鼠为动物模型进行体内抗肿瘤效果评估,并通过溶血试验和血液生化分析对纳米平台的生物安全性进行分析。结果:通过TEM、SEM、XRD等手段证明Cu S@COFs-BSA-FA/DOX的成功构建。体外药物释放结果表明所构建的纳米平台可以实现p H/近红外光(NIR)双响应性药物释放。在体外性质研究相关试验中,Cu S@COFs-BSA-FA显示出优良的光热转化性能以及催化活性,且相比于单独Cu S NPs,Cu S@COFs具有更高的催化活性。细胞摄取试验显示,BSA-FA的修饰赋予纳米平台靶向肿瘤细胞的能力。细胞和动物试验结果均表明,Cu S@COFs-BSA-FA/DOX在808 nm激光照射下表现出更高的毒性,证明该纳米平台能够通过化疗/PTT/CDT的协同作用实现高效癌症治疗。结论:本研究所构建的基于Cu S@COFs-BSA-FA/DOX的新型多功能纳米平台在体内和体外均显示出协同抗肿瘤疗效,且毒副作用低。我们的工作为实现基于CDT的高效癌症治疗提供了一个有前途的策略,并拓宽了COFs的生物应用。第二部分基于COFs衍生碳纳米球的多功能纳PLX3397体外米平台用于化学动力学/光动力学/光热协同治疗肿瘤目的:纳米材料介导的PTT所引起的局部高热能够增强CDT的疗效。通过一种简单策略合成具有高光热转化效率的氮掺杂碳纳米材料,并基于此构建具有CDT/PTT治疗效果的多功能纳米平台,同时将另一种ROS治疗手段-光动力学治疗(PDT)引入到纳米平台中,实现高效肿瘤CDT/PDT/PTT的协同治疗。方法:以COFs为前体,采用热解的方法制备了氮掺杂碳纳米球(C-COF),并采取水热法在C-COF外层包覆二氧化锰壳(C-COF@Mn O_2)。随后,负载光敏剂二氢卟吩(Ce6)并在表面包覆BSA-FA层得到功能化纳米平台(C-COF@Mn O_2-BSA-FA/Ce6)。利用TEM、FTIR、XRD等手段对纳米平台进行表征。用紫外分光光度计考察Ce6负载及体外释放行为。选择4T1细胞对C-COF@Mn O_2-BSA-FA/Ce6的细胞毒性、ROS及氧气产生能力等进行评估。最后选用BALB/c荷瘤小鼠进行体内抗肿瘤效果评价。结果:通过TEM、FTIR、XRD等手段证明C-COF@Mn O_2-BSA-FA/Ce6的成功构建。在体外药物释放试验中,所构建的纳米平台表现出酸性/GSH双响应性的药物释放行为。体外性质GSI-IX研究结果表明,该体系具有优良的光热转化性能、氧气以及ROS产生能力。细胞摄取试验验证了C-COF@Mn O_2-BSA-FA/Ce6的肿瘤细胞靶向的能力。利用RDPP和DCFH-DA探针,证明了C-COF@Mn O_2-BSA-FA/Ce6的产氧能力和ROS产生能力。除此以外,该纳米平台还能够降低细胞内GSH水平,放大氧化应激。细胞MTT试验以及体内抗肿瘤试验结果证明,与单一模式相比,本研究所构建的多功能纳米平台具有优异的抗肿瘤活性,可以实现CDT/PTT/PDT协同癌症治疗。结论:本研究构建了基于C-COF@Mn O_2-BSA-FA/Ce6的多功能治疗平台。该纳米平台不仅具有优异的光热性能和催化能力,还可以产生O_2用于缓解肿瘤缺氧,提高Ce6介导的PDT的疗效。同时,其能够降低细胞内GSH水平,放大氧化应激,最终实现了CDT/PDT/PTT的协同治疗效果。优异抗肿瘤活性和良好生物相容性使C-COF@Mn O_2-BSA-FA/Ce6在癌症治疗领域显示出巨大的应用潜力。第三部分靶向离子通道的近红外光热开关用于特异性化疗/光热/化学动力学协同肿瘤治疗目的:针对肿瘤的异质性,癌症的精准治疗是我们在设计治疗平台的时候需要考虑的重要因素。因此,我们将精准治疗与CDT结合用于实现高效肿瘤治疗。辣椒素受体(TRPV1)作为一种非选择性阳离子通道可高效介导Ca~(2+)流入。外源性ROS可以破坏线粒体的Ca~(2+)缓冲能力放大钙超载介导的癌症治疗效果。通过设计具有TRPV1通道靶向功能的多功能纳米治疗平台不仅可以实现特殊肿瘤细胞的靶向识别,还可以实现特异性肿瘤的CDT、化疗与TRPV1通道光激活协同治疗。方法:采用水热法合成了中空介孔普鲁士蓝纳米笼(h PBNCs),随后,在其表面包覆聚多巴胺层(h PBNCs@PDA),并在h PBNCs@PDA表面修饰TRPV1抗体(h PBNCs@PDA-TRPV1),使体系能够特异性靶向癌细胞表面过表达的TRPV1通道。利用h PBNCs的中空介孔结构实现DOX的负载(DOX-h PBNCs@PDA-TRPV1)。通过TEM、XRD、FTIR、N_2吸脱附试验等表征手段对合成的纳米复合材料进行表征。用紫外分光光度计对DOX负载及体外释放行为进行探究。利用电子顺磁共振波谱(EPR)等方法考察纳米材料的催化能力。利用TEM和荧光成像技术研究h PBNCs@PDA-TRPV1是否能够靶向TRPV1通道。选择U373细胞评估DOX-h PBNCs@PDA-TRPV1的细胞毒性、ROS产生能力及对线粒体膜电位的影响等。最后用荷瘤裸鼠进行体内抗肿瘤效果评价,并利用苏木精-伊红染色法(H&E染色)对各器官及肿瘤组织的组织形态进行观察。结果:通过各项表征手段证明了DOX-h PBNCs@PDA-TRPV1纳米平台的成功制备。体外药物释放试验结果表明DOX-h PBNCs@PDA-TRPV1具有p H/NIR双响应性药物释放能力。在体外性质研究相关试验,该平台表现出优异的光热性质和催化能力。TEM和荧光成像结果表明h PBNCs@PDA-TRPV1能够靶向U373细胞表面过表达的TRPV1通道。利用Fluo-3 AM探针,证明了纳米平台在808 nm激光照射下能够特异性激活TRPV1通道,引起Ca~(2+)内流。MTT试验结果显示,相比于h PBNCs@PDA-TRPV1和DOX,DOX-h PBNCs@PDA-TRPV1在808 nm激光照射下表现出更强的细胞毒性。且h PBNCs@PDA-TRPV1和DOX-h PBNCs@PDA-TRPV1均不会对TRPV1阴性细胞-He La细胞产生明显的细胞毒性。此外,该纳米平台在体内试验中也显示出优异的抗肿瘤效果。结论:我们构建的基于DOX-h PBNCs@PDA-TRPV1的新型TRPV1通道靶向治疗平台,可以实现特异性肿瘤协同CDT/化疗/TRPV1通道光激活治疗,在体内外均具有高效的抗肿瘤作用。该研究为设计具有精确控制离子通道功能的多功能治疗纳米平台用于癌症治疗提供了新的思路。第四部分NIR响应的NO纳米发生器靶向调控TRPV1通道用于基于化学动力学治疗的肿瘤精准治疗目的:利用纳米材料产生的光热可以实现远程控制TRPV1的激活,但其激活所需的相对较高的温度(＞43℃)将对周围正常组织造成不可逆的损伤。在较低温度下实现癌症治疗对其未来临床转化具有重要价值。构建TRPV1靶向功能的纳米复合材料材料通过NIR触发一氧化氮(NO)释放来实现远程控制激活TRPV1通道,同时联合CDT实现特异性肿瘤协同治疗,提高肿瘤治疗效果、降低毒副作用。方法:合成在温和酸性条件下具有高催化活性的空心硫化铜纳米颗粒(HCu S NPs),并在其表面包覆PDA层,与此同时,通过π-π堆积负载NIR敏感的NO供体(N,N’-二仲丁基-N,N’-二亚硝基-1,4-苯二胺,BNN6)。利用PDA表面的活性官能团与TRPV1抗体共价连接(HCu S@PDA-TRPV1/BNN6)。通过TEM、XRD、FTIR等表征手段对合成的纳米复合材料进行表征。用紫外分光光度计对纳米材料的CDT活性进行探究。利用NO检测试剂盒研究该纳米平台的体外NO释放行为。采用TEM和荧光成像技术考察了HCu S@PDA-TRPV1靶向TRPV1通道的能力。选择U373细胞评估HCu S@PDA-TRPV1/BNN6的细胞毒性、ROS产生能力及对线粒体膜电位的影响等。最后用荷瘤裸鼠进行体内抗肿瘤效果评价,并利用H&E染色观察各器官及肿瘤组织的组织形态。结果:通过XRD、TEM、FTIR等表征手段证明了HCu S@PDA-TRPV1/BNN6纳米平台的成功制备。由体外NO释放试验发现该纳米平台具有NIR响应性NO释放能力。体外性质研究结果表明HCu S@PDA-TRPV1/BNN6具有优异的光热性质和催化能力。TEM和荧光成像结果显示HCu S@PDA-TRPV1能够靶向U373细胞表面过表达的TRPV1通道。利用Fluo-3 AM探针证明纳米平台能够在严格控制光照条件使局部温度低于43℃的条件下特异性激活TRPV1通道,引起Ca~(2+)内流。MTT试验显示,与单独材料及HCu S@PDA-TRPV1+光照组相比,HCu S@PDA-TRPV1/BNN6在808 nm激光照射下表现出更好的细胞毒性。此外,该纳米平台在体内试验中也表现出良好的治疗效果。结论:本研究构建基于HCu S@PDA-TRPV1/BNN6的多功能治疗平台,该纳米平台能够在808 nm激光照射下实现NO可控释放,远程特异性激活TRPV1通道,还能够催化细胞内H_2O_2用于CDT,最终实现CDT/TRPV1特异性激活协同治疗效果。良好的抗肿瘤活性和生物安全性使得纳米平台在癌症治疗方面具有巨大的应用潜力。