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近年来,随着环境污染问题以及食品安全问题的日益严重,癌症已成为人类健康的头号杀手。在治疗方面,传统的治疗方法如手术治疗,放疗和化疗等治疗周期长,副作用大且会给病人带来极大痛苦。因此更温和安全的治疗手段越来越受到人们的关注。光动力疗法(PDT)以非侵入性且具有独特选择性而受到广泛关注,作为治疗肿瘤的一种重要方法,它主要是通过光照激发光敏剂发生电子跃迁,之后把能量转移给氧气分子产生具有细胞毒性的活性氧自由基(例如1O2)杀死肿瘤细胞,以此达到治疗肿瘤的目的。但是PDT的过程中,肿瘤微环境的乏氧严重限制了活性氧的产生,极大影响了PDT的成效。在诊断方面,磁共振成像(MRI)具有无电离辐射、空间分辨率高和可多维度成像等优点,是临床诊断的重要影像技术。但是,目前广泛使用的小分子Gd-基造影剂存在成像效果差和潜在的生物毒性等问题。锰-基磁共振造影剂由于具有代替Gd-基造影剂的潜力而受到广泛的关注,但锰-配合物往往表现出低的T1-弛豫率。基于此,我们利用Mn-卟啉配体与六核Zr6簇构建了多孔金属-有机框架(PCN-222(Mn))。由于具有催化功能和影响水质子弛豫的Mn金属位点高密度地分布在具有亲水性的敞开孔道中,PCN-222(Mn)展现出非常高的r1弛豫率和优异的催化双氧水产生氧气的性能。利用肿瘤微环境中过表达的双氧水,PCN-222能够克服肿瘤乏氧,提高光动力治疗效果。本文的主要工作如下:首先,以氯化氧锆和Mn-卟啉配体为原料,通过溶剂热法合成了粒径约为150 nm的PCN-222(Mn)纳米粒子。通过XRD,红外和紫外吸收光谱等对合成的材料进行结构表征。PCN-222(Mn)纳米粒子在水溶液、Tris缓冲溶液和培养基中都具有很好的稳定性。接着探究了PCN-222(Mn)的体外溶液磁共振成像,催化H2O2产O2和光动力性质。实验结果表明,PCN-222(Mn)具有优异的T1加权成像性能,其r1弛豫率达到30.3 m M-1s-1(0.5 T),是商用造影剂Gd-DTPA(r1=4.6m M-1 s-1)弛豫率的6.5倍。另外,PCN-222(Mn)在中性和微酸性(p H=7.4和6.5)都具有很好的催化H2O2分解产生O2的性能。同时,在乏氧条件且存在H2O2的环境下,660 nm激光照射后PCN-222(Mn)能够将H2O2催化分解产生的O2转化为1O2。接着,通过系列细胞治疗实验验证PCN-222(Mn)的PDT效果。首先通过MTT实验评价了材料的细胞毒性,结果表明PCN-222(Mn)具有良好的生物兼容性。接着设置不同的治疗组,通过MTT实验、激光共聚焦成像和流式实验表征PCN-222(Mn)在常氧和乏氧条件下的细胞PDT效果。结果表明,在常氧和乏氧条件下,660 nm激光光照8 min后,PCN-222(Mn)+H2O2组的细胞存活率分别为22%和30%,远远低于其它治疗组。这些结果说明在有H2O2的条件下,PCN-222(Mn)能够催化H2O2分解产生的O2提高乏氧条件下的PDT效果。最后,通过小鼠活体实验验证PCN-222(Mn)的磁共振成像和光动力治疗效果。尾静脉给药后,磁共振T1成像结果表明,小鼠的肝脏、肾脏和肿瘤部位均随着时间逐渐变亮;其中,肿瘤、肾脏和肝脏部位的信号分别在注射后8 h、6 h和4 h达到最强,信号分别升高了65%、90%和83%,说明PCN-222(Mn)具有很好的T1加权成像性能。根据磁共振成像的信息,在尾静脉给药8 h后对小鼠肿瘤部位进行一次660 nm激光照射8 min,PCN-222(Mn)治疗组的肿瘤生长受到了显著的遏制,且在一段时间后结痂脱落;而其它治疗组光照后肿瘤没有明显的遏制,说明PCN-222(Mn)能够利用肿瘤微环境过表达的H2O2(催化其分解生成O2用于光动力治疗)增强治疗效果。我们还进一步通过小鼠器官切片证实PDT效果,且在治疗后小鼠的主要器官没有大的损伤。本研究可能可以为构建简单、新型的诊疗一体化试剂提供参考。