【摘要】：惡性腫瘤嚴(yán)重威脅人類的生命健康。因此,如何實(shí)現(xiàn)腫瘤的高效診斷和治療是當(dāng)前面臨的巨大挑戰(zhàn)。近年來,納米材料領(lǐng)域的飛速發(fā)展為腫瘤的診斷與治療帶來新的契機(jī)。其中,基于蛋白質(zhì)的納米材料因其生物相容性好、制備工藝簡單等特點(diǎn)受到廣泛關(guān)注。影像探針或治療用藥可通過靜電吸附或共價偶聯(lián)等方式整合進(jìn)蛋白質(zhì)制得蛋白納米粒,可有效提高藥物負(fù)載量、提升藥物穩(wěn)定性、延長藥物體內(nèi)循環(huán)時間,顯著提升腫瘤成像與治療效果。然而,使用這些方法制備的蛋白納米粒尺寸無法得到精確控制,由于尺寸分布較寬且易聚集等特點(diǎn),巨噬系統(tǒng)對其攝取量高,從而降低腫瘤部位蓄積量,難以滿足腫瘤的高效診療。因此,如何在溫和條件下實(shí)現(xiàn)蛋白納米粒的可控合成是蛋白納米材料用于腫瘤高效診療中亟待解決的關(guān)鍵問題。基于蛋白納米反應(yīng)器的仿生合成法是近年來快速發(fā)展的一種新型無機(jī)納米粒合成方法,其原理是模擬蛋白質(zhì)內(nèi)部空腔中的生物礦化作用,通過蛋白質(zhì)分子中氨基酸殘基與金屬離子相互作用(如靜電吸附、配位等)形成成核中心,在還原反應(yīng)、無機(jī)沉淀反應(yīng)等作用下,誘導(dǎo)無機(jī)納米晶在其內(nèi)腔中成核、生長,形成包載無機(jī)納米晶的蛋白納米粒。該方法具有粒徑可控、反應(yīng)條件溫和、制備工藝簡單等特點(diǎn),可有效提升蛋白納米粒在腫瘤部位的蓄積量,提高腫瘤成像與治療效果,實(shí)現(xiàn)腫瘤精確診斷與高效治療,顯示出良好的生物應(yīng)用前景。本論文首先通過人血清白蛋白(human serum albumin,HSA)納米反應(yīng)器仿生合成法,制得尺寸可控的載硫化銀白蛋白納米粒(Ag2S@HSA),用于腫瘤部位超靈敏、高分辨的近紅外二區(qū)熒光、光聲雙模式成像,同時利用其光熱效應(yīng),實(shí)現(xiàn)高效的腫瘤光熱治療。此外,為解決深部腫瘤解剖學(xué)成像對比度不足的問題,我們以腫瘤靶向性轉(zhuǎn)鐵蛋白(transferrin,Trf)作為納米反應(yīng)器,構(gòu)建載四氧化三錳轉(zhuǎn)鐵蛋白納米粒(Mn3O4@Trf),用于腫瘤微環(huán)境響應(yīng)性磁共振成像,實(shí)現(xiàn)深部腫瘤的高對比度解剖學(xué)成像,提高診斷準(zhǔn)確性。本論文具體研究內(nèi)容概述如下:第一章:簡述近年來蛋白納米粒的發(fā)展歷程,以及蛋白納米粒在納米醫(yī)藥領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀,并在此基礎(chǔ)上闡明了本論文的立題依據(jù)及研究內(nèi)容。第二章:以白蛋白作為納米反應(yīng)器誘導(dǎo)硫化銀在蛋白內(nèi)腔中可控生長,制備載硫化銀白蛋白納米粒(Ag2S@HSA),并探索其在腫瘤診療一體化中的應(yīng)用。人血清白蛋白作為納米反應(yīng)器可在溫和條件下誘導(dǎo)Ag2S納米晶在白蛋白內(nèi)腔中成核、生長,并通過控制反應(yīng)時間和原料反應(yīng)比,實(shí)現(xiàn)Ag2S@HSA粒徑的精確調(diào)控。利用吸收光譜對其生長過程進(jìn)行監(jiān)測,發(fā)現(xiàn)該過程屬于擴(kuò)散控制的生長動力學(xué)行為。在近紅外激光照射下,Ag2S@HSA具有尺寸依賴的近紅外二區(qū)熒光信號及光熱效應(yīng),且光穩(wěn)定性良好。Ag2S@HSA可被4T1細(xì)胞通過網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞途徑攝取,并定位于酸性細(xì)胞器溶酶體,光照后對細(xì)胞可產(chǎn)生顯著殺傷作用。Ag2S@HSA在小鼠體內(nèi)血液循環(huán)時間較長(t1/2β=5.7 h),顯示出良好的腫瘤靶向性,并能長期滯留于腫瘤部位。在50μmolkg-1注射劑量下,Ag2S@HSA在4T1皮下瘤動物模型中可實(shí)現(xiàn)超靈敏、空間分辨顯著的近紅外二區(qū)熒光和光聲雙模式成像。在近紅外激光激發(fā)下,單次光熱治療即可完全消除腫瘤,且對正常組織無明顯損傷。此外,Ag2S@HSA具有良好的體內(nèi)安全性,可在注射后30天從體內(nèi)清除,避免長期蓄積帶來的潛在毒性。第三章:以腫瘤靶向性轉(zhuǎn)鐵蛋白作為納米反應(yīng)器誘導(dǎo)四氧化三錳在其空腔中成核生長,制得載四氧化三錳轉(zhuǎn)鐵蛋白納米粒(Mn304@Trf),并探索其在腫瘤微環(huán)境響應(yīng)性磁共振成像中的應(yīng)用。利用轉(zhuǎn)鐵蛋白與高錳酸鉀發(fā)生的氧化還原反應(yīng),誘導(dǎo)四氧化三錳納米晶在蛋白空腔中成核、生長,在溫和條件下制得Mn304@Trf,并通過控制反應(yīng)時間,實(shí)現(xiàn)了 Mn304@Trf的可控生長。Mn304@Trf結(jié)晶性良好,但仍存在晶格缺陷,該缺陷使其在酸性及還原性環(huán)境中大量釋放Mn2+,有效提高局部Mn2+濃度,從而大幅提升磁共振造影性能。Mn304@Trf與pH 5.0緩沖溶液共孵育24 h后,其縱向弛豫系數(shù)(r1)由0.34mM-1s-1提升至3.2mM-1s-1;還原性環(huán)境的協(xié)同作用促進(jìn)了更多的Mn2+釋放,從而使其ri進(jìn)一步增加至7.2mM-1s-1,顯示出酸性、還原性雙重響應(yīng)的磁共振信號增強(qiáng)效應(yīng)。Mn304@Trf具有較長的血液循環(huán)時間(t1/2β = 4.5h),通過與轉(zhuǎn)鐵蛋白受體(TfR1)的相互作用,能高效蓄積于高表達(dá)TfR1的人結(jié)腸癌(HT-29)皮下移植瘤,并滲透至腫瘤深部,顯示出尺寸依賴的靶向行為。內(nèi)吞進(jìn)入溶酶體后,Mn304@Trf在酸性和還原性環(huán)境刺激下,將皮下移植瘤和原位腫瘤的磁共振造影信噪比提高至200～250%。此外,在腫瘤瘤內(nèi)局部注射酸性或還原性溶液后,Mn304@Trf可將腫瘤部位的信噪比進(jìn)一步提高至400%,產(chǎn)生了高對比度的磁共振成像效果。上述研究表明,Mn304@Trf具有顯著的酸性、還原性響應(yīng)的磁共振成像能力,可有效提高腫瘤解剖學(xué)成像的對比度。本論文利用蛋白質(zhì)作為納米反應(yīng)器構(gòu)建了多種載無機(jī)材料蛋白納米粒,對其在腫瘤多模態(tài)成像與光熱治療方面的應(yīng)用進(jìn)行了研究,并為該蛋白納米體系在腫瘤診療領(lǐng)域中的應(yīng)用奠定了一定的科學(xué)基礎(chǔ)。
【圖文】：

腫瘤成像與治療效果，實(shí)現(xiàn)腫瘤精確診斷與高效治療，顯示出良好的生物應(yīng)用前景。逡逑本章節(jié)以蛋白質(zhì)為基礎(chǔ)，闡述蛋白納米粒常用構(gòu)建方法及其在腫瘤診斷和治療中的應(yīng)逡逑用（圖１．１），對一些具有代表性的蛋白納米粒進(jìn)行介紹，并以此提出立題依據(jù)。逡逑，＇艦邋°、。逡逑＾邐＾邋％１邋％．邋１－－逡逑Ｉ邐％逡逑°邋Ｐｒｏｔｅｉｎｓ邋ｓｒ逡逑！邋，邋＇Ｊｆ逡逑＾ｎｏｒｅａｃ＾逡逑圖１．１：蛋白納米粒用于腫瘤診療一體化的示意圖。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．１．邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｐｒｏｔｅｉｎ邋ｂａｓｅｄ邋ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ邋ｆｏｒ邋ｃａｎｃｅｒ邋ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃｓ邋ａｎｄ逡逑ｔｈｅｒａｐｅｕｔｉｃｓ．逡逑ｌ．ｉ蛋白納米粒的構(gòu)建逡逑蛋白是一類具有生物功能的大分子，通過氨基酸序列折疊形成不同結(jié)構(gòu)和功能的逡逑結(jié)構(gòu)域、特殊結(jié)合位點(diǎn)等，影像探針或治療用藥可通過靜電吸附、疏水作用、特殊位逡逑２逡逑

己是多種腫瘤的一線治療藥物［５＜）］。Ｌｉｕ等［５１］在此基礎(chǔ)上利用紫杉醇強(qiáng)疏水性誘導(dǎo)白蛋逡逑白在水溶液中發(fā)生自組裝同時包載化療藥物紫杉醇及碳菁類染料吲哚菁綠，構(gòu)建了多逡逑功能蛋白納米粒ＨＳＡ－ＩＣＧ－ＰＴＸ邋（圖１．３）。在近紅外激光照射下有效增加細(xì)胞膜通透逡逑性，促使化療分子紫杉醇進(jìn)入腫瘤細(xì)胞，化療聯(lián)合光熱治療不僅能徹底消除皮下腫瘤，逡逑而且能夠顯著提升轉(zhuǎn)移腫瘤的治療效果，延長活體生存周期，具備良好的臨床轉(zhuǎn)化前逡逑辱＞［５１］逡逑Ａ邋ｒＺ，邋Ａ邋ｍ邋ＰＴＸ逡逑妙，，邐Ｉ邋ＩＣＧ邐ｈ邋v|逡逑ＨＳＡ邐？邋｝、ＨＳＡ－ＩＣＧ－ＰＴＸ邋ＮＰｓ逡逑謇柋■逡逑圖邋１．３：邋（Ａ）邋ＨＳＡ－ＩＣＧ－ＰＴＸ邋制備過程示意圖；（Ｂ）邋ＨＳＡ、ＨＳＡ－ＩＣＧ邋及ＨＳＡ－ＩＣＧ－ＰＴＸ逡逑透射電鏡圖［５１］。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３．邋（Ａ）邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｉｌｌｕｓｔｒａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｏｆ邋ＨＳＡ－ＩＣＧ－ＰＴＸ邋ｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ．邋（Ｂ）逡逑ＴＥＭ邋ｉｍａｇｅｓ邋ｏｆ邋ＨＳＡ，邋ＨＳＡ－ＩＣＧ，邋ａｎｄ邋ＨＳＡ－ＩＣＧ－ＰＴＸ［５１］．逡逑受益于白蛋白優(yōu)異的生物相容性和較長的血液循環(huán)時間，白蛋白納米載體可顯著逡逑改善藥物的藥代行為，延長血液半衰期。另外，白蛋白自身的粒徑約７．２邋ｎｍ，載藥或逡逑者修飾后很容易將其調(diào)整到具有較好ＥＰＲ效應(yīng)的粒徑范圍內(nèi)
【學(xué)位授予單位】：蘇州大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R730;R318.08

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本文編號：2670971