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癌症,作为一种高发病率和高致死率的疾病,由于其复杂性和易转移性,使得现有的治疗手段效果并不理想。近年来,越来越多的科学家开始意识到肿瘤与肿瘤微环境是一个不可分割的整体。肿瘤微环境就像是一个小的生态环境,与其中的肿瘤细胞有着密切的联系。缺氧作为肿瘤微环境的一个重要特征,对促进肿瘤的侵袭,转移和抵抗力起到了重要作用。此外,氧气的缺乏也会导致肿瘤细胞对化疗药物产生耐药性,并限制光动力疗法(PDT)的有效性。二氧化锰(MnO2)作为一种常见的过氧化氢酶可以与肿瘤内源性H2O2反应,生成O2,以此缓解肿瘤缺氧的症状。此外,MnO2在酸性条件下还可以降解为Mn2+,作为核磁成像的造影剂,为诊疗一体化提供了解决思路。本研究选用MnO2这种小颗粒纳米酶,通过与脂质体、聚多巴胺两种纳米药物载体相结合,构建了两种不同的纳米载药系统,进一步研究通过缓解肿瘤缺氧对其他治疗手段的促进机制,具体研究内容如下:(1)包载二氧化锰的紫杉醇和二氢卟吩e6(Ce6)脂质体设计了一种类过氧化氢酶的纳米酶——MnO2纳米颗粒,并将其包封在含有紫杉醇和Ce6的脂质体中(MnO2-PTX/Ce6@lips),用以消耗肿瘤内源性的H2O2并产生O2。产生的大量氧气“爆破”脂质体以实现对内部药物的响应性释放,随后,O2缓解了肿瘤细胞对化疗药物的耐受性,为PDT治疗提供了原料。最后,在肿瘤微环境的酸性条件下将MnO2分解成Mn2+,作为磁共振成像的造影剂。MnO2-PTX/Ce6@lips在缺氧状态下对肿瘤细胞的抑制率高达86%,体内实验证明MnO2增强了荷瘤小鼠化疗和PDT的疗效,甚至使小鼠达到完全治愈。MnO2-PTX/Ce6@lips在调节肿瘤微环境,增强化疗和PDT的协同治疗以及MR追踪治疗癌症方面具有巨大的潜力。(2)尺寸变构光响应性复合聚多巴胺(PDA)球介导双气治疗在本实验中,我们采用PDA作为药物载体,通过结合MnO2和NO供体,实现O2和NO双重气体治疗。O2用于缓解肿瘤缺氧,并降低肿瘤细胞对药物的耐受性,NO则可以使线粒体和DNA的亚硝化,达到杀伤肿瘤细胞的作用。并通过负载ICG采用光热手段,进行光热治疗(PTT)的同时消融PDA释放小颗粒的MnO2,实现载药系统的尺寸变构。设计的纳米载体粒径在100-200 nm之间,通过在表面负载透明质酸能很好的靶向到肿瘤部位,又利用EPR效应实现肿瘤处的积累,提高了药物的生物安全性能。PDA溶解后,小颗粒的MnO2可以渗透进入深层肿瘤细胞间隙,缓解肿瘤深度缺氧的问题。体内实验表明,小鼠体内升温能达到50℃,能很好起到消融肿瘤的效果。Mn2+作为核磁成像的造影剂,为治疗起到了成像指导作用。