医学报告2023-用于肿瘤饥饿和低温光热治疗的纳米生物催化剂的工程设计(英).pdf

这份题为“工程化纳米生物催化剂用于联合肿瘤饥饿和低温光热疗法”的ACS Nano预印本文章,主要研究了一种新型纳米生物催化剂,用于结合肿瘤饥饿疗法和低温光热疗法,以治疗乏氧肿瘤。该研究由周俊、李梦焕等人完成,隶属于重庆大学生命科学学院等机构。
核心内容包括:
1. **研究背景与意义:** 肿瘤乏氧是肿瘤治疗的主要挑战之一,会影响多种抗癌方式的疗效。传统光热疗法可能导致高温损伤,且肿瘤细胞会产生热休克蛋白(HSPs)以增强耐热性。该研究旨在设计一种肿瘤靶向、氧化还原响应的复合生物催化剂,结合肿瘤饥饿疗法和低温光热疗法,克服这些问题。
2. **纳米系统设计与制备:** 该纳米系统通过以下步骤制备:
* 将葡萄糖氧化酶(GOx)加载到多孔空心普鲁士蓝纳米粒子(PHPBNs)中。
* 通过氧化还原可裂解的连接键,用透明质酸(HA)包覆其表面。HA可以特异性地与CD44过表达的肿瘤细胞结合,并控制载药释放。
3. **作用机制:**
* **肿瘤饥饿疗法:** GOx消耗肿瘤区域的葡萄糖,减少肿瘤细胞的能量供应,抑制肿瘤生长。
* **氧气再生:** PHPBNs催化肿瘤内过氧化氢分解为氧气,缓解肿瘤乏氧,提高GOx的效率,同时抑制热休克蛋白表达。
* **低温光热疗法:** PHPBNs吸收近红外(NIR)光并将其转化为热能,实现低温光热治疗,且HSPs的抑制可以降低肿瘤细胞的耐热性。
* **靶向性:** HA修饰增强了纳米粒子在CD44过表达肿瘤细胞中的积累。
* **氧化还原响应性:** 谷胱甘肽(GSH)存在于肿瘤细胞内,可以有效切断纳米颗粒上的二硫键,刺激GOx释放。
4. **实验结果:**
* 体外实验表明,该纳米系统能有效降低HepG2细胞的ATP生成,抑制HSPs表达。
* 细胞摄取实验证实了HA对CD44阳性细胞的靶向能力。
* 体内实验表明,该纳米系统能有效降低肿瘤组织的氧饱和度(sO2)和ATP水平,抑制肿瘤生长。
* 红外热成像显示,纳米系统在肿瘤部位能产生适度的温度升高,实现低温光热治疗。
* 生存时间分析表明,该纳米系统能显著延长荷瘤小鼠的生存时间。
* 免疫组织化学染色显示,该纳米系统能有效抑制肿瘤组织中HSP90和HSP70的表达。
* 体内安全性评估表明,该纳米系统具有良好的生物相容性和安全性。
5. **结论:** 该研究成功开发了一种肿瘤靶向的多功能纳米平台,实现了肿瘤饥饿疗法和低温光热疗法的结合,为开发具有临床意义的联合治疗系统提供了潜在途径。
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