基于铋/锰基智能响应型纳米材料的设计、合成及其在三阴性乳腺癌治疗中的应用

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三阴性乳腺癌(TNBC)是一种诊断难、侵袭强、复发和死亡率高的乳腺癌亚型。由于TNBC无特异性受体和复杂的肿瘤微环境(TME),目前仍缺乏有效的治疗手段。近年来,纳米技术的兴起为提高TNBC疗效提供新的思路,即开发了多种具有TME响应型纳米材料改善或利用TME以实现TNBC的高效治疗。但目前大部份材料相对单一的响应治疗模式效果仍然不佳。针对以上问题,我们采用双管齐下的研究思路,从TME与材料物化特性的角度出发,旨在构建一系列具有多模态且能相互促进以实现“1+1>2”功效的智能响应型纳米材料。在本工作中,我们选择了具有价态多变的锰元素和具有较好光热效应与增强CT能力的铋元素作为本体系的核心,开发了两种智能响应型的铋锰基纳米材料,用于TNBC的诊断与治疗,并获得了以下主要成果:1)设计了一种具有蜂窝状结构的铋锰基纳米颗粒(Bi2O3/MnOx-NH2/ICG NPs),并提出了其蜂窝结构的形成机理。该结构赋予了其大量负载ICG的能力(50.6 w%)。随后,通过包覆肿瘤细胞膜,获得具有靶向能力的仿生纳米颗粒Bi2O3/MnOx-NH2/ICG@CM。该颗粒在外源近红外光的刺激下能引发光热治疗(PTT)与光动力治疗(PDT),而表面多价态锰能智能响应内源谷胱甘肽/H2O2的刺激,从而导致谷胱甘肽的消耗,诱导O2与·OH的产生,引发化学动力治疗(CDT)。此外,GSH的消化与O2的产生能够促进PDT,而PTT的高温能增强CDT。细胞实验与动物实验均证明该材料有较好的互增强型内外智能响应特性与高效的治疗能力。这种同源靶向性的设计、窝状结构的制备与互增强型内外智能响应机制的搭建有助于为未来开发更多优秀的纳米治疗平台提供思路。2)设计了一种具有TME智能响应型铋锰基纳米花BDS-GOx@MnOx。在TNBC的酸性微环境中,最外层的MnOx壳能被逐步降解,释放出葡萄糖氧化酶(GOx),该酶能够夺取肿瘤所需的葡萄糖引发饥饿治疗(ST)产生H2O2。而表面高价锰消耗肿瘤微环境中过表达的GSH,智能地还原成Mn2+诱发CDT。基于材料以上TME智能响应行为,我们提出了葡萄糖/谷胱甘肽双重饥饿治疗协同化学动力治疗法,并在TNBC细胞与动物模型验证了该疗法具有较好的抗肿瘤能力。此外,该纳米花还具备增强CT成像的功能,具有较好的应用前景。
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