ZnxMn1-xS@PDA纳米结构的控制合成及其在肿瘤治疗中的应用

来源 :合肥工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:bbfyang
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肿瘤微环境(TME)具有弱酸性、过氧化氢(H2O2)和谷胱甘肽(GSH)过表达、过氧化氢酶活性低和缺氧等特点。化学动力学疗法(CDT)是一种针对TME的新兴抗癌策略,因其高治疗特异性和低侵袭性的优点而得到广泛的研究,在CDT过程中,肿瘤内源性的H2O2在金属催化剂(如Fe、Mn、Cu、Co等)的作用下,通过Fenton反应或类Fenton反应分解生成羟基自由基(·OH),·OH是危害最大的活性氧(ROS),具有较高的电化学氧化电位(E(·OH/H2O)=+2.80 V),可通过脂类、蛋白质和DNA的氧化损伤诱导癌细胞死亡。然而,由于肿瘤细胞中H2O2浓度有限(50-100μm),CDT产生的·OH有限,不足以彻底消除肿瘤;产生的ROS还可被TME中的还原剂GSH清除,限制了CDT的治疗效果。针对以上问题,本论文设计一种通过消耗GSH和光热效应增强CDT的ZnxMn1-xS@PDA肿瘤治疗纳米系统,实现了CDT与光热治疗(PTT)协同治疗肿瘤。主要工作和结论如下:通过溶剂热法制备了不同Zn和Mn摩尔比的高活性ZnxMn1-xS空心纳米球。通过透射电子显微镜(TEM)对不同Zn和Mn摩尔比的ZnxMn1-xS空心纳米球进行形貌表征,其中Zn和Mn摩尔比为1:1的样品具有理想的中空纳米结构,可用于后续实验。通过多巴胺氧化自聚合,在该空心球表面修饰了不同厚度的聚多巴胺(PDA)壳层,得到ZnxMn1-xS@PDA中空纳米球,PDA壳层可以调节锰离子在体内和体外的释放。将不同PDA壳层厚度的ZnxMn1-xS@PDA与人脐静脉内皮细胞(HUVEC)和小鼠乳腺癌细胞(4T1)共培养,发现ZnxMn1-xS与PDA质量为1:1,PDA壳层厚度约为5 nm的ZnxMn1-xS@PDA具有最优异的生物相容性和抗肿瘤效果。通过对该ZnxMn1-xS@PDA中空纳米球的化学动力学性能和光热性能进行研究。结果表明,该中空纳米球展现出较强的近红外光吸收和较高的光热转换效率(32.79%);在微量的H2O2存在下,可通过类Fenton反应将H2O2转化生成高毒性的·OH,同时光热效应可以促进类Fenton反应的电子转移,促进·OH的产生,增强CDT治疗效果。另外,该纳米粒子中高氧化态的过渡金属离子Mn4+具有可逆的氧化还原特性,可清除GSH,增强肿瘤治疗效果。小鼠乳腺癌模型研究表明,该纳米粒子通过CDT和PTT协同治疗可完全消除肿瘤。通过对小鼠的血常规、血生化指标和重要脏器的H&E染色图像分析,表明ZnxMn1-xS@PDA具有良好的生物安全性。
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