pH保护型Y1配体功能化纳米探针设计与应用研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院宁波材料技术与工程研究所) | 被引量 : 0次 | 上传用户:ziquan33071033
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目前,癌症已经成为威胁人类生命健康的一大主要因素。其死亡率更是仅次于心脑血管病位于死亡率第二名。据统计,我国每年有220万新发病例及160万死亡病例,且在近20年来以20%的速度攀升。虽然随着医疗技术的快速发展,癌症的治疗手段已经有了长足的发展,但是由于癌症存在发病机理复杂且个性化程度高的问题而导致其难以治疗。因此寻找一种高效、安全的诊疗方法是癌症诊疗领域的难点之一。随着纳米技术的迅猛发展,其在生物医学领域受到了越来越多的关注。纳米探针系统在肿瘤靶向成像和治疗中具有诸多优势,诸如延长血液循环时间、降低毒副作用及提高肿瘤累积等。但是目前纳米探针系统也面临着自己的困境,如巨噬细胞的非特异性摄取、药物或成像信号分子的提前释放、缺乏主动靶向及较低的搭载率等。针对以上问题,本学位论文主要针对肿瘤新靶点神经肽Y1受体构建了Y1配体主动靶向纳米探针,并探索所构建探针在肿瘤诊疗一体化中的应用,主要研究内容概述如下:(1)虽然纳米探针已被广泛研究用于肿瘤成像和治疗,但纳米探针普遍存在药物或成像信号分子过早释放、缺少针对特定肿瘤的主动靶向性和响应性,因此纳米探针难以真正改善癌症患者在临床中的生存率。本论文合成了基于Y1配体[Asn6,Pro34]-NPY(AP)和自主肽(SP)的具有抗吞噬作用、pH响应性及肿瘤靶向性的BPLP-WPU聚合物纳米探针。由于AP多肽在不同pH溶液中结构的变化,不仅可以改善纳米探针在储存和血液循环中的稳定性,而且还增加了肿瘤部位的靶向性及肿瘤微酸性环境中药物的响应性释放。此外,SP的修饰可以减少血液循环过程中巨噬细胞的吞噬作用,最大程度地减少肝脏和肾脏对纳米探针的摄取,并进一步增强其在肿瘤中的积累,从而提高肿瘤的成像及治疗效果。双修饰纳米探针组提升了47%的成像效率且在100天内达到了100%的存活率。该研究内容为Y1受体过表达的乳腺癌高特异性和高生物安全性诊断与治疗提供了新的策略。(2)基于类沸石咪唑框架(ZIFs)良好的生物相容性,pH响应可降解结构和高载药量的特性,其正在成为生物医学领域备受关注的新兴纳米系统应用于纳米探针研究。与文献报道较多的ZIF-8癌症诊治研究相比,关于ZIF-90的生物应用,尤其是其体内诊治效率及相关毒性的研究鲜有报道。本章通过快速的自组装过程合成了纳米ZIF-90,其与纳米ZIF-8相比,具有了更好的线粒体靶向性及体内外生物相容性。为了进一步探讨ZIF-90在癌症治疗中的递送效率,采用了简便的后修饰方法将Y1配体[Asn6,Pro34]-NPY(AP)偶联在内部搭载阿霉素(DOX)的纳米ZIF-90表面上。所制备出的AP-ZIF-90纳米探针可以显著减少血液循环过程中药物的过早释放,并在低pH和高ATP肿瘤微环境下快速释放药物。通过将靶向递送与双重响应性释放相结合,AP-ZIF-90@DOX可显著提高MDA-MB-231荷瘤小鼠中的治疗效果,并在40天的治疗中达到80%的存活率。在相同给药剂量下,纳米ZIF-90具有良好的体内生物相容性,对主要组织器官的毒副作用较小。因此,通过将Y1配体与纳米ZIF-90结合能够成为一种具有良好的生物相容性,同时双重响应型纳米探针可用作体内三阴性乳腺癌靶向治疗。(3)为了进一步提高基于ZIFs纳米探针的靶向治疗效果,并实现对治疗可视化追踪,本章设计并制备出了兼具主动靶向和pH保护性的新型Y1配体[Asn28,Pro30,Trp32]-NPY(25-36)功能化Mn-ZIF-90纳米探针,用于核磁共振成像引导的肿瘤化学治疗。研究结果表明经过Y1配体修饰后的纳米探针Mn-ZIF-90,具有高载药量、更好的血液循环稳定性以及乳腺癌细胞膜和线粒体双重靶向作用,有望进一步促进了肿瘤微环境敏感性药物释放。同时,该纳米探针在肿瘤部位显示出优异的T1加权磁共振成像信号,其在体内治疗中将小鼠生存周期由26天提升到了60天。特别是,这种具有快速代谢的纳米探针对主要器官的没有明显毒性和损伤。因此,该研究内容可以为成像引导的肿瘤治疗提供一种新型设计策略。
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