基于介孔二氧化硅的铜纳米递送系统用于协同抗肿瘤研究

编号：YYHY00985

篇名：基于介孔二氧化硅的铜纳米递送系统用于协同抗肿瘤研究

作者：田香杰

关键词： 介孔二氧化硅; 化学动力学治疗; 肿瘤微环境; 协同治疗;

机构： 中南大学

摘要： 癌症对人类生命健康造成巨大威胁,现代材料科学和纳米生物技术的发展为癌症治疗提供了新思路。近年来,化学动力学治疗（Chemodynamic Therapy,CDT）由于具有高选择性以及响应内源性刺激激活的优势,在治疗癌症方面受到广泛关注。本文针对CDT效率低的问题,构建了响应肿瘤微环境的铜负载介孔二氧化硅基纳米递送系统,通过增强铜介导的CDT疗效并联合不同抗肿瘤机制协同治疗肿瘤。具体研究内容及结论如下: （1）通过溶胶-凝胶法成功合成了介孔二氧化硅纳米粒（Mesoporous Silica Nanoparticle,MSN）,并利用静电吸附作用制备了一种共递送Cu2+和阿霉素（Doxorubicin,DOX）的纳米系统(MSN-Cu2+-DOX)以实现化学和化学动力协同治疗肿瘤。该纳米系统呈球形颗粒,平均粒径约为110 nm,其中Cu2+和DOX的负载率分别为8.79%和19.70%。在肿瘤酸性微环境中,Cu2+和DOX解离释放出Cu2+和DOX。其中,Cu2+能够直接通过类芬顿反应将内源性H2O2转化为剧毒羟基自由基（·OH）用于CDT。此外,Cu2+还能够消耗肿瘤细胞内的还原性谷胱甘肽（Glutathione,GSH）并生成催化活性高的Cu+,增强CDT。DOX用作化疗的同时还可以提高肿瘤细胞中H2O2含量,进一步增强CDT。体内外抗肿瘤研究结果表明,MSN-Cu2+-DOX具有显著的抗肿瘤效果,对4T1荷瘤小鼠的肿瘤生长抑制率为93.05%。 （2）通过在MSN内部原位氧化生成Cu O2、外部包覆TA-Cu2+络合层成功制备了一种智能铜纳米平台(Cu O2-MSN@TA-Cu2+),以实现自增强CDT和铜死亡协同治疗肿瘤。该纳米平台具有明显的“核壳”结构,平均粒径约为120 nm,铜的总负载率为19.51%,其中10.81%以内部Cu O2的形式存在,8.70%以外层TA-Cu2+的形式存在。在肿瘤酸性微环境中,外层TA-Cu2+分解释放Cu2+,内部Cu O2释放Cu2+和H2O2。其中,Cu2+不仅可以通过类芬顿反应将H2O2直接转化为·OH用于CDT,还能够消耗肿瘤细胞内GSH并生成Cu+,以诱导有效的铜死亡和增强CDT。体内外抗肿瘤研究结果表明,Cu O2-MSN@TA-Cu2+对癌细胞具有显著的细胞毒性,肿瘤生长抑制率可达93.42%。