锰基纳米材料用于胃肠道恶性肿瘤的化学动力治疗

目的探讨携载葡萄糖氧化酶的富含锰介孔硅纳米(MSN@Mn-GOx)的制备、物化表征及其治疗胃肠道恶性肿瘤的效果。方法检测MSN@Mn-GOx的形貌、大小、元素、价态、电位、耗氧能力及类芬顿性能;采用核磁共振成像(MRI)方法分析MSN@Mn-GOx在T1加权下的成像能力,构建荷瘤小鼠肠癌模型(n=3),通过尾静脉注射MSN@Mn-GOx观察注射前后的T1成像能力;体外试验分为Control组(PBS)、含锰介孔硅(MSN@Mn)组(20μg/mL MSN@Mn纳米颗粒)及携载葡萄糖氧化酶的富含锰介孔硅(MSN@Mn-GOx)组(20μg/mL MSN@Mn-GOx纳米颗粒),按上述分组对胃肠癌细胞进行处理。分别采用细胞增殖-毒性实验(CCK-8)、细胞免疫荧光实验检测MSN@Mn-GOx诱导胃肠癌细胞的活性氧(ROS)生成、细胞增殖及细胞杀伤能力的改变。结果MSN@Mn-GOx为带负电荷的100 nm类圆形实心纳米颗粒,可催化葡萄糖产生大量氧气继而增加H2O2浓度。相比于中性H2O2溶液,MSN@Mn-GOx在低酸条件(pH=6.0)下可催化生成更多羟自由基(P<0.05)。MRI成像试验中,MSN@Mn-GOx有浓度依赖性的T1增强成像效果,在荷瘤小鼠体内观察到,相比于注射前,注射MSN@Mn-GOx后的瘤体有T1增强信号(P<0.01)。细胞免疫荧光实验显示:相比于Control组,MSN@Mn及MSN@Mn-GOx均可明显诱导胃肠癌细胞ROS产生(P<0.05)。CCK-8实验显示,相比于Control组,MSN@Mn及MSN@Mn-GOx对胃肠癌细胞浓度依赖性杀伤效果(P<0.05)。Edu实验显示,相比于Control组,MSN@Mn及MSN@Mn-GOx均可抑制胃肠癌细胞的增殖能力(P<0.05)。结论MSN@Mn-GOx具有良好的MRI成像效果、自产H2O2能力及类芬顿性能,可诱导胃肠癌细胞内ROS产生进而产生良好的抗肿瘤效应,是胃肠道恶性肿瘤治疗的一种潜在新方法。

化学动力治疗纳米药物的类Fenton催化性能评价实验设计

纳米医药是当前最前沿的科学研究方向之一,但药学专业的实验课程却很少涉及相关内容。化学动力治疗是一种新型肿瘤疗法,其利用纳米材料催化Fenton反应生成羟基自由基(·OH)实现抗癌效果。该文根据培养目标设计了紫外-可见分光光度法和荧光分析法两种方法,来评估Cu基纳米药物的类Fenton催化性能。结果显示,Cu2O纳米粒子在与肿瘤微环境相似的微酸性条件下,具备催化类Fenton反应产生·OH的能力。该实验非常适合药学专业仪器分析实验课程,既能让学生掌握实验技能,又能帮助学生了解科研前沿动态,培养其创新思维和科学素养。

基于介孔聚多巴胺纳米球的光热与化学动力学协同治疗

自由基是一种新型且有前景的乏氧肿瘤治疗方式。在本文中,利用介孔聚多巴胺(mPDA)纳米球结合不依赖于氧气的自由基发生器(AIPH)构建了一种纳米治疗剂mPDA@AIPH,从而实现高效的肿瘤治疗。在近红外光照射下,mPDA产生的光热效应会诱导AIPH快速分解,释放出具有细胞毒性的烷基自由基,从而导致细胞死亡。这种方式产生的自由基对诱导乏氧肿瘤细胞凋亡非常有效。

金属-有机骨架在肿瘤化学动力学治疗中的应用

目前,肿瘤常用的治疗方法有化疗(CT)、放疗(RT)、手术切除等,但治疗效果相对有限且伴有严重的副作用,迫切需要开发新型的治疗方式。化学动力学疗法(CDT)是一种基于芬顿(类芬顿)反应的新型治疗方法,与其他治疗方式相比,CDT不需要借助光源或外界能量来引发,具有全身副作用更小等优势。CDT利用Fe^(2+)、Cu^(2+)或其他金属离子(Mn^(2+)、Zn^(2+)、Co^(2+))与肿瘤微环境(TME)中过量的过氧化氢(H_(2)O_(2))反应,形成高细胞毒性的羟基自由基(·OH)来杀死癌细胞。因此,CDT这一通过原位产生·OH的非侵入性肿瘤疗法已被广泛用于肿瘤治疗。金属有机骨架(MOFs)是一类由金属离子和有机配体配位自组装而成的多空晶体结构,因其高孔隙率、大比表面积、多金属催化位点和优异的生物相容性等特点在CDT治疗研究领域备受关注。本文介绍了不同MOFs在肿瘤CDT治疗中的作用及提高CDT治疗效果常用的物理和化学手段。此外,根据目前的研究进展,提出了CDT未来的发展和挑战,希望能够为CDT的研究提供新思路。

^(19)F磁共振成像引导的化学动力学/饥饿/化疗协同治疗纳米探针构建及应用

利用油胺和赖氨酸铜共修饰的聚琥珀酰亚胺两亲高分子(PSI_(Lys-Cu-Lys/OAm)),实现对全氟冠醚(PFCE,作为氟源)、阿霉素(DOX)的自组装包封,并进一步通过聚赖氨酸(PLL)调节表面静电作用负载葡萄糖氧化酶(GOx),获得DOX/F@PSI_(Lys-Cu-Lys/OAm)@PLL-GOx(DFPPG)多功能纳米探针,成功将^(19)F磁共振成像(MRI)引导的化学动力学(CDT)/饥饿(ST)/化疗(CT)联合治疗整合于一个纳米平台。体外及活体实验结果表明,探针基于类GOx酶活性有效地催化消耗细胞内葡萄糖转化为H_(2)O_(2)和葡萄糖酸,不仅可以“饿死”肿瘤,而且原位自供应H_(2)O_(2)及酸性增强进一步促进了Cu介导的类芬顿反应,增强了CDT。与此同时,探针在肿瘤微酸性环境下响应性释放DOX,解决了化疗药物的生物利用率低问题且降低了探针对正常组织的毒副作用,优异的^(19)FMRI实现了探针(药物)代谢过程的示踪。

MB-SF/cRGD的合成及其化学动力学抗肿瘤研究

化学动力学治疗(CDT)具有一定的抗肿瘤效果,但由于肿瘤微环境(TME)的复杂性,导致药物无法高效积聚到肿瘤部位,从而无法达到满意的治疗效果.先通过水解与提纯得到丝素蛋白,再通过酰胺化反应在丝素蛋白表面连接cRGD,最后加入Bi(NO_(3))·5H_(2)O和MnCl_(2)·4H_(2)O,搅拌过夜获得MB-SF/cRGD.设计了一种具有主动靶向能力的CDT治疗体系,旨在通过提高癌症细胞药物摄取率,加强化学动力学治疗效果.丝素蛋白作为一种具有良好生物相容性和降解性的药物载体,可以有效改善药物递送系统引起的生物相容性差等问题;MnO_(2)利用内源性H_(2)O_(2)实现化学动力学治疗、消耗GSH以及产生O_(2),发挥抗肿瘤疗效.此外,在药物表面修饰cRGD不但可以减少对正常细胞的毒性,还可以提高化学动力学治疗的价值.实验结果表明:利用MB-SF本身的活性能达到一定的抗肿瘤疗效,在此基础上,修饰有主动靶向癌细胞的cRGD所获得的MB-SF/cRGD能达到更好的肿瘤治疗效果.

铁基纳米材料在肿瘤化学动力学治疗中的研究进展

化学动力学疗法(chemodynamic therapy, CDT)是一种由活性氧(reactive oxygen species, ROS)介导,借助肿瘤微环境(tumor microenviroment, TME)特性在肿瘤原位发生Fenton或类Fenton反应生成羟基自由基·OH,诱导肿瘤细胞损伤和凋亡的治疗方法.铁基材料最早应用于CDT,对近些年应用于CDT的铁基材料进行综述,简述了目前铁基纳米材料在临床上的发展状况并详细论述了3类铁基纳米材料:晶体铁纳米材料、非晶体铁纳米材料、铁基金属有机框架纳米材料在肿瘤治疗上的应用,旨在为铁基纳米材料在肿瘤CDT上的进一步研究提供参考.

铪基纳米金属有机骨架材料制备及X射线增强化学动力协同治疗应用

以铪簇作为金属有机骨架的连接点、刚性双羧基配体2,2’-联吡啶-5,5’-二羧酸作为连接器、乙酸或三氟乙酸和水作为结构调节剂,通过溶剂热法合成得到八面体结构(Hf-MOFs-1)和片状结构(Hf-MOFs-2)的铪基纳米金属有机骨架(Hf-nMOFs),再经Fe3+修饰得到多功能金属有机骨架材料(Hf-Fe-MOFs-1和Hf-Fe-MOFs-2)。模拟肿瘤微环境体系中羟基自由基检测结果表明,X射线照射能显著促进Hf-Fe-MOFs-1和Hf-Fe-MOFs-2材料产生羟基自由基,且片状Hf-Fe-MOFs-2羟基自由基产生能力高于八面体Hf-Fe-MOFs-1。进一步地,在细胞层面证实了材料能够成功被细胞摄入并实现低剂量X射线促进的化学动力学协同治疗。

负载过氧化铜的介孔二氧化硅纳米粒子协同化学动力学疗法和化疗联合治疗肿瘤

化学动力学治疗(CDT)是通过使用芬顿催化剂将细胞内过氧化氢(H_(2)O_(2))催化成羟基自由基(·OH)以杀死癌细胞的一种新型治疗方法。然而,内源性H_(2)O_(2)含量不足以及单一治疗的局限性限制了CDT的治疗效率。本工作报道了一种负载过氧化铜(CuO_(2))的介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)。其中,MSN内部负载化疗药物阿霉素(DOX),其表面负载催化剂CuO_(2)封堵孔道,避免药物提前早释。在肿瘤微环境(TME)刺激下,CuO_(2)分解产生外源性H_(2)O_(2)和类芬顿离子Cu~(2+),Cu^(2+)消耗细胞内谷胱甘肽(GSH)生成Cu^(+),Cu^(+)催化外源性H_(2)O_(2)生成高细胞毒性的·OH,协同化疗药物DOX实现CDT和化疗的联合治疗,提高抗肿瘤疗效。此外,体外细胞实验研究表明,该芬顿催化剂表现出良好的细胞相容性和优异的细胞毒性,为协同治疗肿瘤提供了一种新策略。

芬顿反应在化学动力学治疗中的应用

肿瘤微环境H_(2)O_(2)含量不足、p H值不适合、还原性物质含量过高及反应催化剂效率低等原因,导致传统的芬顿反应(Fe^(2+)+H_(2)O_(2)→Fe^(3+)+·OH)在癌症治疗中效率较低,限制了通过芬顿反应产生羟基自由基来进行肿瘤特异性治疗的化学动力学治疗(chemodynamic therapy,CDT)在活体治疗中的应用.可以通过优化芬顿及类芬顿反应催化剂体系、调节肿瘤微环境、增强催化剂效率和协同治疗的方法提高CDT的治疗效率.

近红外光响应性纳米颗粒h-PCuNF介导多模态疗法治疗恶性肿瘤

背景:基于多功能纳米材料的精准治疗是恶性肿瘤的新型治疗模式,多功能纳米材料可以将多种成像和治疗模式整合到一个纳米级平台中,实现可视化联合治疗。目的:制备载碱式磷酸铜纳米颗粒和荷叶碱的新型纳米颗粒h-PCuNF,探讨其介导光热/光动力/化学动力/化疗联合治疗肿瘤的能力。方法:采用双乳化法将碱式磷酸铜纳米颗粒和荷叶碱搭载到中空聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米载体的壳层中,制备出新型纳米颗粒h-PCuNF,表征该纳米颗粒的形态、结构、粒径、Zeta电位等。在去离子水中,检测该纳米颗粒的MRI成像、光热转换及介导光催化和类芬顿反应产生活性氧的能力。在肝脏恶性肿瘤细胞系HepG2中,采用荧光成像和MTT法检测纳米颗粒h-PCuNF介导光热/光动力/化学动力/化疗联合治疗肿瘤的能力。结果与结论:①纳米颗粒h-PCuNF呈中空球形结构,壳层中搭载有碱式磷酸铜纳米颗粒(载药率和包封率分别为26.3%和63.2%)和荷叶碱(载药率和包封率分别为11.0%和52.6%),平均粒径为(309.2±10.0)nm,Zeta电位为(-12.5±0.9)mV,在生理环境中具有良好的悬浮稳定性。②在去离子水中,纳米颗粒h-PCuNF可以显著增强T1加权MRI成像;在近红外激光照射下,纳米颗粒h-PCuNF具有良好的光热转换和光催化活性氧生成的能力;此外,纳米颗粒h-PCuNF可以消耗谷胱甘肽并介导类芬顿反应产生•OH。③纳米颗粒h-PCuNF可被肿瘤细胞HepG2摄取,并且主要分布在细胞质中;纳米颗粒h-PCuNF被近红外激光照射激活后,碱式磷酸铜纳米颗粒介导的光热/光动力/化学动力治疗可与荷叶碱介导的化疗协同治疗恶性肿瘤。

铁掺杂的聚2-硝基-1,4-苯二胺纳米球的制备及在光热/光动力/化学动力学肿瘤治疗中的应用

肿瘤微环境(TME)的复杂性,使得单一治疗方式很难实现完全治愈。为此,构建了一种负载吲哚菁绿(ICG)的铁掺杂的聚2-硝基-1,4-苯二胺多功能纳米球Fe-PNPD-ICG(FPIs),用于光热(PTT)/光动力(PDT)/化学动力学(CDT)的联合治疗。在808 nm激光器照射下,ICG作为光敏剂可以产生单线态氧,铁掺杂的聚2-硝基-1,4-苯二胺纳米球作为光热剂具有36.65%的光热转换效率。FPIs一旦内化到肿瘤内,由Fe 3+/Fe 2+转化引发Fenton反应产生·OH实现化学动力学治疗,反应过程中可以清除TME中过表达的谷胱甘肽(GSH),从而降低肿瘤中的抗氧化能力。同时,产生的氧气可以改善TME中乏氧情况,增强PDT的治疗效果。因此,FPIs是PTT/PDT/CDT联合治疗的一种理想材料,在肿瘤治疗中具有潜在的应用前景。

铜基纳米材料在增强化学动力学治疗上的应用研究

和传统治疗相比,化学动力学治疗(CDT)被认为是一种低副作用且无创的治疗方法,在众多的治疗方法中脱颖而出.CDT通过金属离子介导的芬顿反应或类芬顿反应,将肿瘤中过表达的过氧化氢(H2O2)分解为剧毒的羟基自由基(·OH),从而杀死肿瘤细胞.近年来,铜基纳米材料在CDT中蓬勃发展,极大地提高了CDT的效率.因此,基于铜基纳米材料,归纳了通过调节肿瘤微环境来增强CDT以及其他疗法的协同治疗,为开发新型的类芬顿试剂提供了思路借鉴.

二氧化锰纳米复合材料的合成及其在肿瘤治疗中的应用进展

恶性肿瘤是造成人们死亡的一个主要因素,纳米科技的发展为肿瘤治疗提供了新的方式。其中纳米二氧化锰(MnO_(2))复合材料在肿瘤的治疗具有显著的优势,在肿瘤环境中能够发生芬顿反应诱导肿瘤细胞死亡、消耗还原性的谷胱甘肽(GSH)和生成氧气改善肿瘤乏氧环境等。文章介绍了几种常见的MnO_(2)纳米材料的制备方法,包括模板法、水热法和溶胶凝胶法;其次,对二氧化锰纳米材料在光动力治疗(PDT)、化学动力学治疗(CDT)、声动力治疗(SDT)、化疗等方面的应用进行了综述,讨论了目前MnO_(2)纳米材料的研究现状以及不足,并展望了其研究发展方向和在临床上的应用前景。

肺癌细胞膜涂层的DOX和IR820的光热敏感型仿生脂质体用于癌症的化学-光热-光动力治疗

本研究构建以多柔比星(doxorubicin,DOX)为模型药物、新吲哚菁绿(IR820)为光敏剂、温度敏感脂质体(temperature sensitive liposomes,TSL)为载体,H460-NCI人大细胞肺癌细胞膜涂层的光热敏感脂质体(DOX-IR820-TSL@CCM),用于化学-光热治疗-光动力治疗的多途径高效肿瘤靶向作用。采用逆向蒸发法制备DOX-IR820-TSL,通过裂解、破碎、离心等方法制备癌细胞膜(cancer cell membrane,CCM),采用纳米膜挤压法制备DOX-IR820-TSL@CCM;并对上述脂质体进行表征。最终确定DOX-IR820-TSL的载药条件如下:有机相与水相比例为4.02,二棕榈酰磷脂酰胆碱(dipalmitoyl-sn-glycero-3-phosphocholine,DPPC)用量为10.04 mg,药脂比为0.12DOX-IR820-TSL显著相变温度(T_(m))为43.05℃,DOX-IR820-TSL@CCM平均粒径为153.4 nm,PDI为0.279,zeta电位为-26.2 mV。透射电子显微镜图像在图中显示出均匀的球形结构和半透明膜层。在近红外光照射下,药物释放率达到了63.98%,具有可调节的光热转化能力和产生活性氧的能力。通过SDS-PAGE电泳、Western blot、细胞毒性实验和细胞摄取实验,证明了细胞膜涂层的设计能够很好地保留CD47、N-cadherin、CD44、CD326等相关功能蛋白使DOX-IR820-TSL@CCM具备良好的免疫逃逸、同源黏附和同源靶向作用。本文制备了具有伪装特性和肿瘤靶向性的DOX-IR820-TSL@CCM,可作为一种协同治疗诊断平台用于未来的肺癌治疗。所有动物研究方案均已通过黑龙江中医药大学动物伦理委员会批准(编号为:2022121011)。

用于抑制肿瘤细胞生长的叶酸修饰聚多巴胺涂层的氧化铜纳米颗粒

采用沉淀转化法制备出粒径约为10 nm的氧化铜纳米颗粒(CuO NPs),通过盐酸多巴胺(DA HCl)在其表面进行聚合,并通过叶酸(FA)修饰形成CuO@PDA-FA NPs。采用透射电子显微镜、红外光谱仪、纳米粒径电势分析仪、X射线光电子能谱对纳米颗粒的形貌和性质进行表征。结果表明,制备的CuO@PDA-FA NPs粒径约为190 nm。材料降解亚甲基蓝试验和氧化葡萄糖试验证实CuO@PDA-FA NPs具备类过氧化物酶(POD)活性和类葡萄糖氧化酶(GOD)活性。近红外光热转换试验证实CuO@PDA-FA NPs具有良好的光热效应和光热稳定性。体外细胞毒性试验、细胞摄取试验和活性氧生成试验结果表明,CuO@PDA-FA NPs能主动靶向肿瘤细胞,并通过光热治疗(PTT)/化学动力学治疗(CDT)/饥饿治疗(ST)协同效果杀伤肿瘤细胞。

磁性介孔纳米材料的制备及性能的研究

通过水热法合成了分散性良好的Fe_(3)O_(4)纳米微球,在其外层包覆了介孔二氧化硅(MSN),并进一步修饰了壳聚糖(CS)和透明质酸(HA),形成了高分散的纳米微球Fe_(3)O_(4)@SiO_(2)@MSN@CS@HA。通过扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)表征了纳米微球的结构、形貌、粒径及分散性。利用热重分析仪(TGA)和比表面分析仪(BET)测试了其外层含量、比表面积和孔径大小。通过紫外可见光谱分析仪测定了参与芬顿反应的性能,并计算其反应速率。结果表明,纳米微球具有良好的分散性和载药能力,且含有的二价铁离子(Fe^(2+))可以进一步实现肿瘤的化学动力学治疗潜力。

含铜硅酸钙纳米棒复合水凝胶用于肿瘤治疗和皮肤伤口愈合性能研究

为了清除皮肤肿瘤手术切除后的残余肿瘤细胞并促进皮肤伤口愈合,开发一种具有肿瘤治疗和促进皮肤伤口愈合功能的水凝胶具有重要意义。本研究以水合硅酸钙纳米线为基体材料,以NaCl和KCl为熔盐介质,CuSO_(4)·5H_(2)O为铜源,采用熔盐法制备了含铜硅酸钙(Cu-CS)纳米棒,并将其复合到海藻酸钠水凝胶得到Cu-CS纳米棒复合水凝胶(Cu-CS/SA)。实验结果表明,随着铜盐添加量增大和熔盐处理温度升高,Cu-CS纳米棒的Cu含量逐渐上升,但其催化过氧化氢(H_(2)O_(2))生成羟基自由基(·OH)的性能呈现先升高后下降的趋势;在3%铜盐添加量和熔盐处理温度700℃条件下所制备的3Cu-CS纳米棒具有最佳的催化性能,Cu元素均匀地分布在纳米棒表面,其价态为+2价,且Cu元素的含量极低,仅为0.61%。细胞实验发现Cu-CS纳米棒含量不超过20%的复合水凝胶具有良好的生物相容性,并且Cu-CS/SA水凝胶在模拟肿瘤微环境条件下能催化H_(2)O_(2)生成高细胞毒性的·OH,进而实现化学动力学治疗肿瘤的效果,同时还能促进血管内皮细胞和成纤维细胞的增殖和迁移。因此,Cu-CS纳米棒复合水凝胶有望用于皮肤肿瘤术后治疗。

具有双重治疗机制的磁性纳米无定型氧化铁基药物递送系统

合成一种具有pH响应性的聚乙二醇(PEG)修饰无定形介孔氧化铁纳米粒子(AFe-PEG).这种纳米粒子可以高效负载药物分子如阿霉素(DOX),构成新型多功能AFe-PEG/DOX药物递送体系.DOX的负载率高达948 mg/g-纳米粒子.在酸性溶液中,AFePEG/DOX纳米粒子不仅可以有效释放DOX,同时可以释放Fe离子进行Fenton反应,将H2 O2转变成·OH自由基.体外实验结果表明,AFe-PEG/DOX纳米粒子对HeLa细胞同时具有化疗和化学动力学疗法的疗效.同时,由于AFe-PEG/DOX纳米粒子本身的磁性,使其在外部磁场中的细胞内化效率也得到了提高.

构建pH响应性中空介孔硅纳米复合材料用于肿瘤联合治疗

以正硅酸四乙酯为原料,合成直径约为100 nm的中空介孔二氧化硅纳米颗粒(HMSN)作为药物载体,采用物理包埋法和原位还原KMnO_(4)生成二氧化锰的方法实现对化疗药物阿霉素(DOX)和MnO_(2)的有效负载。此外,利用肿瘤靶向性功能肽(PEG-R_(7)-RGDS)末端的氨基与醛基修饰的HMSN(HMSN-CHO)形成席夫碱,合成pH响应性纳米载药系统(DOX/MnO_(2)@HMSN-imide-PEG-R_(7)-RGDS)。通过TEM、激光粒度仪、FTIR和XRD对合成材料形貌、粒径、结构和组成等进行表征。结果表明,合成的HMSN呈球形中空结构。DOX/MnO_(2)@HMSN-imide-PEG-R_(7)-RGDS在模拟的肿瘤酸性环境(p H5.0)中具有明显快于在模拟生理环境(pH 7.4)下的药物释放行为。此外,体外细胞实验结果表明,DOX/MnO_(2)@HMSN-imide-PEG-R_(7)-RGDS可以靶向进入宫颈癌细胞(HeLa)并快速释放DOX。与此同时,纳米载药颗粒中的MnO_(2)和肿瘤细胞中高浓度谷胱甘肽(GSH)反应产生具有类芬顿反应效果的Mn^(2+)。Mn^(2+)与肿瘤细胞内过表达的H_(2)O_(2)反应生成·OH,发挥增强的化学动力学治疗。细胞毒性实验证明,化学动力学治疗与化疗相结合能对HeLa细胞产生很高的细胞毒性。