金卟啉可控自组装及其光热/pH双响应协同诱导化疗的应用

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随着环境的恶化,癌症成为近年来高发病率高死亡率的疾病之一。面对癌症治疗问题,目前常见的治疗方法有以下几种:手术、放疗、化疗、光疗等。其中手术治疗主要针对早期未扩散肿瘤,但对人体的创伤较大;而放疗对仪器设备要求高,且存在较大副作用;化疗有着较高的抗癌活性,治疗简单等优势,但存在特异性较差,很难精确的到达癌症部位和毒副作用大等缺点;光疗是近些年发展的一种抗癌疗法,具有创伤小、低毒、选择性好、治疗时间短、且便于特异性靶向等优势,但也存在激光照射深度或受热不均匀导致的治疗不彻底问题。同时癌症的转移、耐药性的发展、癌症患者的个体差异等问题也会造成单一治疗模式对癌症治疗效果差。联合治疗可以通过两种或多种治疗模式的优势互补实现1+1>2的协同增强效果。其中光热治疗可以解决化疗小分子药物的特异性较差和易代谢的问题;化疗药物又可针对光热治疗不彻底的肿瘤细胞有效清除;同时光热又是智能外源控释的优选条件,多种互补优势促使光热治疗与化疗的联合应用成为科研人员的研究热点。近些年发展的光热与化疗的联合治疗具有良好的治疗效果,但这些研究通常是将光热材料、化疗药物、刺激响应性材料共混的方法来实现,材料结构的层层构筑存在降低光热性能、化疗药物负载率低、材料合成步骤繁琐等问题。为解决这些问题我们对具有化疗效果的结构性分子药物进行调研,期望通过将具有光学性质化疗药物分子组装后实现光热效果。调研文献发现金卟啉是一种新开发的贵金属类化疗药物,具有优于顺铂的化疗活性和抗耐药性,同时卟啉的纳米结构具有优异的光热效果,卟啉的π共轭大环结构结合不同取代基可实现可调的结构性能。基于以上研究背景,本论文主要对四吡啶基金卟啉的合成;金卟啉的可控组装;以及金卟啉纳米微球组装体在体内/体外实现光热协同诱导金卟啉酸性条件下的释放实现光热化疗的多模态联合治疗展开。具体工作如下:1.开发一种绿色简便高效的一步水热法金卟啉合成路线。常见的其他官能团的金卟啉的合成路线均是采用高温和有机相,合成和提纯过程复杂且涉及多种有毒试剂(氯仿和N,N-二甲基甲酰胺等)。从四吡啶基卟啉(H2TPyP)母体分子入手,将其溶于盐酸溶液中,四吡啶基卟啉在酸性条件下易质子化,然后加入1:2比例的HAuCl4水溶液,调控合适的浓度、温度及金属化反应时间,利用卟啉中心内环吡咯N和Au的强配位作用,实现H2TPyP的金属化,合成出高纯度的四吡啶基金卟啉(AuTPyP),并采用UV-Vis、IR、质谱等手段表征四吡啶基金卟啉的成功制备,将其该方法拓展至其他的中心金属,如Cu、Co、Ni、Fe、Mn、Sn、In、Pd等均实现了成功合成。2.分别采用酸碱中和胶束限域法和微乳辅助介相转移法对AuTPyP进行可控组装。酸碱中和胶束限域法通过对不同种类的乳化剂和pH值的反应条件进行调控可以得到纳米带、纳米微球、梭形纳米颗粒和纳米短棒的组装体,这些AuTPyP组装体的尺寸较大不合适应用于肿瘤治疗中。微乳辅助介相转移法通过对不同乳化剂种类和不同挥发时间进行调控,可得到形貌规整、尺寸均一的65 nm左右的纳米微球。AuTPyP NPs的粒径和635 nm处增强的吸收光谱适用于光热治疗;488 nm激发得到695 nm处的荧光可应用于肿瘤荧光成像;X射线光电子能谱测试结果显示组装后金离子的稳定性可保证化疗效果的顺利实现。3.将金卟啉纳米微球修饰cRGD靶向剂,从而使得AuTPyP NPs@BSA-cRGD纳米药物特异性识别并结合肿瘤细胞膜表面高表达的整合素受体,从而大大提高纳米药物通过整合素介导的内吞和光热/化疗协同治疗效率。然后进行体内和体外的光热/化疗级联协同治疗测试,建立HeLa皮下肿瘤鼠模型,分别在细胞和动物水平研究AuTPyP NPs@BSA-cRGD纳米微球的生物毒性、体内分布、热/酸双刺激响应释放效率和光热/化疗协同治疗肿瘤的效率。
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