背景:近年来,由多巴胺自聚得到的聚多巴胺(PDA)纳米颗粒得到了广泛的研究。聚多巴胺(PDA)具有良好的表面修饰能力和生物相容性。在纳米技术的辅助下,将多种治疗方式整合成一个系统的联合癌症治疗策略在克服单一治疗的局限性方面具有巨大的潜力和坚实的进展。microRNA(miRNA或miR)作为一种新型的癌症生物标志物,由于其在几乎所有癌症类型中的高表达水平以及对抑癌基因的调控作用,引起了众多研究者的关注。MicroRNA-21是典型的致癌miRNA,参与大多数肿瘤的发生发展。因此,本研究旨在设计一种基于聚多巴胺纳米颗粒的多功能诊疗探针,用于miRNA-21的高效成像,实现肿瘤的早期诊断和体内化疗与基因治疗的协同治疗。材料与方法:在本文中,我们以盐酸多巴胺为原料使用水相氧化法合成尺寸均一的聚多巴胺纳米颗粒,并在其表面使用聚乙二醇(PEG)改性,以提高其生理稳定性与生物相容性。作为多功能的纳米载体和淬灭剂,我们使用PDA-PEG纳米颗粒装载FITC荧光标记且靶向miR-21的发夹DNA和化疗药物DOX,设计出一种高生物相容性的诊疗一体化纳米载药系统,用于荧光成像引导的化疗与基因治疗的协同治疗,整合肿瘤的诊断和治疗。然后我们分别在体外、细胞内和体内验证了PDA-PEG-DOX-hpDNA纳米探针的诊断和治疗效果。结果:我们发现聚多巴胺纳米颗粒在经过PEG表面修饰后得到的PDA-PEG纳米粒子在不同的溶液中都表现出良好的稳定性。在体外实验中,PDA-PEG纳米颗粒能有效淬灭FITC荧光标记的靶向miR-21的发夹DNA,并能在外源性miR-21存在时有效恢复荧光,为肿瘤诊断成像奠定基础,并能高效负载化疗药物DOX并能在酸性微环境下响应性释放,实现肿瘤的诊断和治疗。在细胞水平上,P19、A549、7901、4T1等肿瘤细胞内源性miR-21可以有效恢复PDA-PEG-hpDNA纳米探针已淬灭的FITC荧光,而MCF-10a细胞则不能恢复纳米探针的荧光。在肿瘤细胞中,PDA-PEG即使本身在高浓度下对细胞也没有明显的毒副作用,装载了诊疗因子的PDA-PEG-DOX-hpDNA纳米颗粒可被细胞有效摄入,释放DOX,产生细胞毒性,同时抑制miR-21的功能,杀死癌细胞。在小鼠体内实验中,PDA-PEG-hpDNA纳米颗粒可以有效地富集于小鼠的肿瘤部位,恢复FITC荧光,实现荧光成像和肿瘤的诊断。同时,PDA-PEG-DOX-hpDNA纳米颗粒可以实现化疗与基因治疗的协同治疗,有效抑制裸鼠4T1肿瘤的生长,达到治疗效果。结论:在本研究中,我们设计并合成了一种基于聚多巴胺纳米颗粒的多功能诊疗一体化纳米探针,记为PDA-PEG-DOX-hpDNA。通过检测肿瘤细胞内源性miR-21的表达,恢复PDA-PEG-DOX-hpDNA纳米探针已淬灭的FITC荧光,实现肿瘤的早期诊断,同时,通过抑制miR-21抑制肿瘤抑制基因表达的功能,协同pH响应释放的DOX诱导的细胞毒性,实现化疗与基因治疗的协同治疗,从而实现了肿瘤的诊疗一体化。因此,我们希望该纳米载药系统为未来的肿瘤诊断以及治疗提供一种新的研究策略。