化疗联合光动力治疗的金属有机框架纳米片递送系统用于肿瘤治疗的研究

摘要

癌症在现代社会中作为一种治疗难度较大的恶性疾病，一直以来因其日益增高的发病率和死亡率给公共卫生事业的保障以及人民生活水平的提高带来困扰和挑战。纳米医药载体的出现和发展，为解决肿瘤治疗中的难题及改善病患生存状况带来了机遇和希望。将纳米医用材料应用到传统肿瘤治疗的手段中，发挥纳米材料尺寸及物化特性的优势，拓宽治疗思路及途径，已成为纳米医学研究领域的关注热点。金属有机框架材料(Metal-Organic Frameworks)是最新一类有序多孔固体材料，其种类繁多、功能各异，具有开发成为纳米药物载体的巨大潜力。然而，目前对纳米金属有机框架作为药物载体的研究还并不全面，多数研究仍聚焦于颗粒状的纳米金属有机框架以及包埋式的载药方案，这使得药物的装载率以及释放效果难以进一步提升。开发新型纳米金属有机框架材料，调控其形貌结构及载药水平，探索其生物学效应，对提高肿瘤治疗效果，优化肿瘤治疗方案具有重大意义和研究价值。　　为实现这一研究目的，设计并构建了联合光动力治疗的酸响应型金属有机框架纳米片药物递送系统DOX@Cu-TCPP。该系统基于由具有光敏性的四羧基卟啉衍生物和铜离子配位组装形成的金属有机框架纳米片作为载药平台，通过π-π堆积等作用力吸附抗肿瘤药物阿霉素，以达到光动力联合化疗治疗肿瘤的目的。光动力治疗通过破坏肿瘤细胞内氧化应激平衡可以避免肿瘤细胞的耐药性，干扰肿瘤细胞的耐药机制，以提高化疗效果；同时，化疗过程中，纳米材料通过清除胞内还原性谷胱甘肽可以降低细胞还原环境，提高细胞光动力治疗的敏感性和治疗效果，因此光动力/化疗联合治疗具有显著优势。为了验证这一设想，利用透射电镜、原子力显微镜和动态光散射检测了纳米材料的形貌尺寸；利用X射线衍射及X射线光电子能谱分析表征出结构特征；zeta电位、傅里叶近红外光谱及紫外分光光度仪分析了材料稳定性以及阿霉素的负载情况；体外释放实验验证其酸响应释放情况；在溶液层面检测其消耗GSH和产生活性氧的水平。另外，以4T1细胞作为模型，在体外通过不同条件共孵育材料检测细胞活性（CCK-8）、以DOX为标记探究细胞对材料摄取情况（共聚焦显微镜、流式细胞仪）、DCFH-DA为探针考察胞内ROS产生的水平（共聚焦显微镜、流式细胞仪）以及通过分析细胞凋亡水平的实验（共聚焦显微镜、流式细胞仪）考察了联合光动力的纳米药物递送系统在细胞层面的抗肿瘤效率；在体内通过构建动物模型，观测动物生存状况、肿瘤组织生长情况，利用一步Tunel试剂盒凋亡染色法以及H＆E染色法探究了探究了联合光动力的纳米药物递送系统在体内的生物安全性及抗肿瘤效果。研究结果证明了构建的联合光动力治疗的DOX@Cu-TCPP药物递送系统具有尺寸适宜、稳定分散的特点以及具备响应近红外光的ROS释放能力和响应胞内低pH的药物释放能力，在体内外显现出良好的生物相容性和优秀的抗肿瘤效果。本研究为金属有机框架纳米片应用于肿瘤治疗开拓了新思路，为光动力联合化疗的治疗方案提供了支撑依据。

目录

1 绪 论

1.1.1肿瘤治疗概述

1.1.2基于纳米材料的肿瘤治疗策略

1.2.1金属有机框架的研究现状

1.2.2金属有机框架作为药物载体的提出

1.2.3金属有机框架的催化特性在肿瘤治疗领域的研究进展

1.3.1二维纳米材料简介

1.3.2二维纳米片材料在肿瘤治疗领域的研究进展

1.4.1本论文的选题意义

1.4.2本论文的研究内容

1.4.3本论文的创新点

2酸响应性的二维金属有机框架纳米片药物递送系统的构建与表征

2.1引言

2.2.1主要试剂

2.2.2实验仪器

2.3实验方法

2.3.1二维结构铜卟啉MOF纳米片（Cu-TCPP）的制备

2.3.2装载阿霉素的二维结构的铜卟啉MOFs纳米片复合物（DOX@Cu-TCPP）的制备

2.3.3酸响应介导的DOX@Cu-TCPP药物递送系统的释放特性

2.3.4DOX@Cu-TCPP药物递送系统的光动力特性

2.3.5DOX@Cu-TCPP 药物递送系统对还原性谷胱甘肽的消耗特性

2.4实验结果及讨论

2.4.1透射电镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）及动态光散射（DLS）

2.4.3傅里叶近红外光谱及紫外可见光吸收光谱

2.4.4Zeta电位分析

2.4.5X射线衍射（XRD）及X射线光电子能谱分析（XPS）

2.4.6荧光检测载药量

2.4.7DOX@Cu-TCPP药递送系统的酸响应释放

2.4.8DOX@Cu-TCPP药递送系统的光动力特性

2.4.9DOX@Cu-TCPP药物递送系统在溶液中对还原性谷胱甘肽（GSH）的消耗特性

2.5本章小结

3酸响应介导的DOX@Cu-TCPP药物递送系统的生物学评价

3.1引言

3.2.1实验主要试剂

3.2.2实验主要仪器

3.2.3实验细胞及动物

3.3.1细胞培养法

3.3.2DOX@Cu-TCPP药物递送系统的体外抗肿瘤评价

3.3.3DOX@Cu-TCPP药物递送系统的体内抗肿瘤评价

3.4.1DOX@Cu-TCPP药物递送系统的体外评价

3.4.2DOX@Cu-TCPP药物递送系统的体内评价

3.5本章小结

4 结论及后续工作建议

参考文献

附录

A. 学位论文数据集

致谢