摘要: 癌症是危害人类健康的主要疾病之一。目前，临床常规使用的手术、放疗和化疗等方法，都存在着一些弊端或不足，如药物利用率低、治疗效果差、成本高、易复发、副作用大等。随着纳米技术的发展，纳米材料被广泛应用于药物运输、生物成像、疾病诊断和治... 展开 癌症是危害人类健康的主要疾病之一。目前，临床常规使用的手术、放疗和化疗等方法，都存在着一些弊端或不足，如药物利用率低、治疗效果差、成本高、易复发、副作用大等。随着纳米技术的发展，纳米材料被广泛应用于药物运输、生物成像、疾病诊断和治疗等生物医学领域，为克服癌症提供了新的契机。对纳米材料进行精确设计与调控有助于提升其理化性质，进而改善应用效果。因此，发展多功能性的纳米材料，实现对癌症的早发现、早诊断、早治疗具有非常重要的临床意义。近年来，由于良好的肿瘤选择性和理想的治疗效果，时空可控的光触发癌症治疗方式，即光治疗，引起了研究人员的广泛关注。开发近红外光(700～1100nm)响应的纳米材料，实现有效的肿瘤光治疗，更是光控治疗领域的研究热点。基于此，本论文以近红外光响应的多功能纳米材料的合成为基础，通过多角度多方法研究其理化性能、生物相容性、成像诊断性能以及肿瘤的杀伤效果。 本论文中，具体内容概述如下: 1.成功地合成了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)保护的超小Cu12O纳米颗粒(NPs)作为诊疗纳米试剂，用于磁共振成像(MRI)指导的光热治疗(PTT)。由于Cu1.2O纳米颗粒良好的近红外(NIR)光吸收能力和光热转换性能，在近红外激光照射下产生的热量成功实现了对肿瘤组织的消融。Cu1.2O纳米颗粒固有的磁性可用于T1加权MRI以评估治疗效果。体外和体内研究表明，Cu1.2O纳米颗粒作为新型光热试剂和MRI造影剂，克服了传统光热治疗中存在的组织穿透深度有限和选择性差的问题，实现了精确MRI指导的光热治疗，具有高效的抗肿瘤效果和低毒副作用。本研究为铜基纳米材料的诊疗一体化平台的研究积累了关键数据支撑。 2.设计了一种癌细胞膜伪装的纳米复合材料(mUCC,UCNP@CeO2/CuO@membrane),可加速活性氧(ROS)的产生，从而达到协同光动力(PDT)和化学动力学(CDT)的治疗效果。CeO2/CuO异质结构在无需任何封端剂的条件下，通过外表面生长的方法锚定在内核UCNP上。n型CeO2半导体和p型CuO半导体所组成的异质结构催化剂，能够捕获UCNP上转换发射的紫外可见光，激活光生电子-空穴的转移通道，不仅增加了光穿透深度，而且增强了近红外激光照射下的光催化活性，提高了ROS的产生效率。重要的是，UCC具有的两个氧化还原对(Ce(Ⅲ)/Ce(Ⅳ)和Cu(Ⅱ)/Cu(Ⅰ)),作为类芬顿试剂，高效催化肿瘤微环境（TME）中过度表达的过氧化氢（H2O2），分解生成具有细胞毒性的羟基自由基（·OH）。同时，mUCC还能够从氧气（O2）产生和谷胱甘肽（GSH）消耗这两个方面对TME进行调节，从而缓解肿瘤内部的缺氧状态，破坏肿瘤细胞的抗氧化能力。经过808nm激光照射后,在细胞水平检测到扩增性的ROS积累，成功诱导了细胞凋亡和铁死亡。归因于癌细胞膜对纳米颗粒的伪装修饰，mUCC在磁共振成像（MRI）和NIR荧光成像检测中表现出较高的肿瘤积累水平。综上，mUCC通过最大限度地利用光子和电子之间的转移通道，确保更高效率地生成ROS,利用协同的PDT和CDT提高抗肿瘤效果。 3.构建了一种自推进的级联生物催化剂（USCGP,UCNPs@MSN@CeO2-GOD/PEG-cRGDfK）,用于协同增强的饥饿和光动力学抗肿瘤治疗。具有类过氧化氢酶（CAT）活性的CeO2作为O2自产生材料，有效改善了肿瘤内的乏氧环境。负载于介孔二氧化硅孔隙内的葡萄糖氧化酶（GOD）催化葡萄糖的氧化，切断肿瘤内部的营养供应，实现了加成的饥饿治疗。此外，葡萄糖消耗的同时生成大量的葡萄糖酸和H2O2,使得细胞环境的pH下降，从而激发了CeO2的类过氧化物酶（POD）活性，产生细胞毒性的·OH。在808nm激光的激发下，位于内部的上转换纳米颗粒（UCNP）吸收NIR光转换为紫外（UV）发射，触发外层CeO2的光催化反应，生成·O2-和·OH,有效诱导癌细胞凋亡。PEG-cRGDfK的修饰促进USCGP特异性结合αvβ3整合素过表达的肿瘤细胞，提高了对癌细胞的靶向能力，在增加肿瘤部位给药剂量的同时，也减少了对生命体正常组织和器官的伤害。此外，具有优异X射线衰减系数的USCGP可作为实时计算机断层扫描（CT）成像造影剂，监测治疗过程，实现精确的协同治疗效果。 收起