光热治疗(photothermal therapy,PTT)作为一种新型癌症治疗手段被广泛研究。PTT是通过将光能转换为热能实现对肿瘤的杀伤,是一种物理治疗手段,具有效果好,非侵入性,毒副作用小等优点。目前已经有大量光热效果好,毒副作用低的光热纳米制剂被广泛用于治疗多种肿瘤类型。虽然光热治疗已经展现出了广阔的应用前景,但是仍然存在一些问题需要解决,肿瘤细胞复杂的微环境如间质密度较大,肿瘤压力高导致光热治疗效率低以及光热治疗难以对深层肿瘤进行杀伤的问题。在光热治疗中通过对自噬功能的理解,诱导细胞自噬失衡,即抑制细胞保护性自噬或者诱导细胞凋亡性自噬发生将显著提高肿瘤光热治疗效果。再者,调节肿瘤组织光热纳米颗粒渗透,有助于杀伤深层肿瘤细胞,避免热不均匀导致的肿瘤杀伤不彻底等问题。光热纳米制剂具有潜在的多功能化学修饰潜能,可以通过一种光热纳米颗粒实现多模式肿瘤治疗,协同增强了光热治疗的效果。本文主要研究内容概述如下:第1章:概述了目前肿瘤光热治疗的现状,介绍光热治疗中存在的问题以及解决策略,最后阐述本文的研究思路和研究内容。第2章:肿瘤光热治疗时细胞会产生保护性自噬,抵抗光热损伤,降低了光热治疗的效果。抑制细胞对热的保护性自噬通路,则能够提高光热治疗效果。我们将自噬抑制剂氯喹(CQ)通过π-π堆积作用装载在聚多巴胺纳米颗粒(PDA)表面形成PDA/CQ纳米颗粒。PDA/CQ能够在酸性条件下释放CQ,提高CQ肿瘤释放的组织准确性。实验通过自噬标志蛋白LC3蛋白质免疫印记实验以及细胞GFP-LC3荧光点的观察证实PDA/CQ是通过抑制细胞自噬途径的方式发挥作用。体外实验验证了光热可以引起细胞保护性自噬发生,而PDA/CQ能够抑制细胞自噬过程,增强了光热治疗的敏感性。在动物实验表明,经过尾静脉注射PDAPEG/CQ并且光照处理的小鼠肿瘤被完全抑制,在治疗过程中没有发现毒副作用。该研究从抑制细胞自噬通路的角度出发进行高效肿瘤光热治疗,为肿瘤光热治疗提供了新的视角和思路。第3章:由第2章的研究可知抑制细胞自噬能够增加光热治疗的敏感性,提高光热治疗效果,那么促进细胞自噬,使得细胞发生凋亡性自噬也是一种可行的方法来提高光热治疗敏感性。实验通过肿瘤靶向肽RGD修饰的聚多巴胺纳米颗粒合成PPBR靶向递送自噬促进肽Bec,促进肿瘤细胞发生细胞自噬,在光热作用下进而发生凋亡性自噬,最终引发肿瘤细胞死亡。PPBR递送Bec,解决了Bec的组织分布问题,同时也解决了Bec的溶解性问题。体外实验表明,对比PP和Bec,PPBR能够特异性靶向肿瘤细胞,增加细胞摄取并引起细胞自噬发生,在光热处理下能够显著提高光热杀伤敏感性。PDA还可以通过在内部螯合三价铁(Fe3+)的方法示踪PPBR在体内的组织分布特征,同时能对组织进行磁共振成像(MRI)和光声成像(PAI)。动物实验表明PPBR靶向小鼠肿瘤组织,促进肿瘤细胞凋亡性自噬发生,协同光热治疗展示了显著的肿瘤抑制效果。在整个体内实验中PPBR没有没有表现出明显毒副作用。由以上内容可知,我们制备了一种靶向促进肿瘤细胞自噬来增强光热敏感性的光热纳米药物制剂,该纳米制剂具有生物安全性,同时能够在多模式影像指导下进行精准光热治疗。第4章:在肿瘤光热治疗中,光热纳米颗粒的肿瘤组织渗透能力是高效光热治疗的一个重要方面。肿瘤组织中存在大量透明质酸(HA)以及胶原,阻碍了纳米颗粒在肿瘤组织中的穿透。通过降解肿瘤组织中的透明质酸,降低肿瘤组织间质密度则能够提高纳米颗粒在肿瘤组织的穿透,增加肿瘤光热治疗效果。我们将特异性降解HA的透明质酸酶(HAase)装载在PEG修饰的聚多巴胺纳米颗粒(PP)表面制备了PP-HAase。在模拟肿瘤组织富含HA微环境的凝胶实验以及3D细胞球模型实验中,PP-HAase均能够通过降解HA穿透较深的距离。在动物实验中,PP-HAase在尾静脉注射48和72 h时仍然能够在肿瘤部位达到44℃的光热治疗温度,表明PP-HAase增加了肿瘤组织穿透,增强了肿瘤组织中纳米颗粒的滞留。肿瘤组织切片进一步证实PP-HAase处理的肿瘤组织中HA被降解,经光热处理后肿瘤组织凋亡显著高于其他处理组。综上所述,我们制备的PPHAase通过降解肿瘤组织HA提高了PP-HAase在肿瘤组织的穿透,增加了颗粒在肿瘤组织的滞留,在体内实验中展示了显著的光热治疗效果。第5章:本章我们进一步通过调控肿瘤组织穿透进行高效的肿瘤光热治疗。我们通过聚多巴胺纳米颗粒地递送氯沙坦(PLST)到肿瘤组织实现了高效的肿瘤光热治疗。氯沙坦(LST)是临床使用的用于降低血管压力的药物。PDA能够有效装载LST,并且装载的LST能够在酸性溶液中响应释放。PLST能够能够显著降低细胞胶原相关基因的表达,有效降解肿瘤组织胶原和透明质酸,降低ECM密度,释放了肿瘤血管压力,增加纳米颗粒穿透。通过测量PLST在肿瘤组织的分布证明了PLST能够增加肿瘤组织光热纳米颗粒浓度。在动物实验中,PLST能够降低肿瘤组织压力,在尾静脉给药后48和72 h仍然能够高效的进行光热治疗。PLST通过降解肿瘤组织胶原,降低了肿瘤压力,促进了光热纳米颗粒在实体瘤中的递送,增强了实体瘤光热治疗的效果。第6章:对全文进行总结,展望了通过调控细胞自噬通路以及调控纳米颗粒组织渗透进行高效肿瘤光热治疗的前景。肿瘤光热治疗仍面临诸多挑战,多手段、多策略联合治疗仍然是今后光热治疗发展的趋势。开发新型安全的光热制剂,构建贴近临床研究的肿瘤模型,力争开发出高效,普适的光热策略,为攻克肿瘤治疗难题做出贡献。