本發(fā)明屬于納米材料制備，具體涉及一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針及其合成方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、惡性腫瘤一直是嚴(yán)重威脅人類健康的疾病之一。目前，癌癥的臨床治療方法主要包括手術(shù)切除、化療和放療。然而，這些策略在對(duì)正常組織和缺氧腫瘤微環(huán)境（tme）的顯著損傷和高的全身毒性方面存在一定的局限性。

2、近年來，光動(dòng)力療法（pdt）因其成功率高、無創(chuàng)、毒副作用小等特點(diǎn)脫穎而出，有效地解決了傳統(tǒng)癌癥治療方法面臨的挑戰(zhàn)。pdt治療的原理是通過光敏劑（ps）吸收特定波長(zhǎng)的近紅外光，將?ps?從基態(tài)（s0）激活到單激發(fā)態(tài)（s1），然后進(jìn)行系間跨躍，進(jìn)入三重激發(fā)態(tài)（t1），產(chǎn)生具有細(xì)胞毒性的活性氧（ros），最終導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞死亡。盡管光動(dòng)力療法發(fā)展迅速，但由于光在組織中的穿透深度低、暗毒性不可忽略等缺點(diǎn)，光動(dòng)力療法尚未被廣泛接受為一線腫瘤治療手段，更重要的是，由于腫瘤微環(huán)境（tme）的復(fù)雜性，包括具有酸性、缺氧、營(yíng)養(yǎng)剝奪、代謝物積累、氧化還原狀態(tài)不平衡等異常的生理特征，光動(dòng)力療法不能完全根除腫瘤。因此，迫切需要探索級(jí)聯(lián)放大的抗腫瘤策略，以優(yōu)化和加強(qiáng)pdt策略，提高腫瘤治療效果。盡管納米材料具有在實(shí)體瘤區(qū)域的高通透性和滯留效應(yīng)（epr效應(yīng)），然而，單一epr效應(yīng)驅(qū)動(dòng)的納米藥物傳遞有累積不足和腫瘤保留不足的缺點(diǎn)。為了解決這些問題，開發(fā)具有開關(guān)模式的腫瘤微環(huán)境激活型納米探針，利用腫瘤微環(huán)境中的低ph和不平衡氧化還原狀態(tài)的特點(diǎn)，使其在腫瘤部位激活打開成像治療作用，而在非腫瘤病變中保持“沉默狀態(tài)”，對(duì)腫瘤的精準(zhǔn)診療具有重要意義。因此，合理設(shè)計(jì)刺激響應(yīng)型納米藥物對(duì)于提高腫瘤細(xì)胞的有效攝取，從而獲得優(yōu)異的抗腫瘤性能至關(guān)重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)現(xiàn)有的光敏劑應(yīng)用于光動(dòng)力治療(pdt)過程時(shí)因腫瘤微環(huán)境缺氧的限制而導(dǎo)致的治療效率低、腫瘤靶向性的缺乏等方面的不足的問題，本發(fā)明提供了一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針及其合成方法和應(yīng)用。

2、因此，針對(duì)腫瘤微環(huán)境的酸性特點(diǎn)，探索具有可靠生物安全性和高效pdt腫瘤治療效果的fe2+超分子納米組裝出發(fā)，我們選擇fda批準(zhǔn)的光敏劑血卟啉單甲醚（hmme）、抗血管生成藥物沙利度胺（thal）與fe2+為原料，制備了一種腫瘤微環(huán)境響應(yīng)激活型納米探針。該探針實(shí)現(xiàn)了低ph驅(qū)動(dòng)的級(jí)聯(lián)放大腫瘤治療效果。該納米探針中的hmme通過j-聚集展現(xiàn)了良好的聚集誘導(dǎo)單線態(tài)氧（1o2）的生產(chǎn)能力。隨著材料在腫瘤組織的不斷聚集，腫瘤微環(huán)境中的h+破壞j-聚集結(jié)構(gòu)，引發(fā)hmme無序堆積，導(dǎo)致pdt關(guān)閉。通過探針降解前的近紅外（nir）驅(qū)動(dòng)pdt治療，降解后釋放的thal?和fe2+分別用于化療和化學(xué)動(dòng)力學(xué)治療（cdt），該探針解決了單一pdt治療效果不佳的問題。此外，探針降解釋放的fe2+打開mri信號(hào)，提示給予pdt激光照射的最佳的時(shí)間。探針降解前后的雙階段治療（第一：?pdt，第二：cdt/化療）實(shí)現(xiàn)級(jí)聯(lián)擴(kuò)大的腫瘤治療策略。這項(xiàng)工作提出了由內(nèi)源性成分構(gòu)建的自組裝響應(yīng)型納米平臺(tái)，集合mri/pdt/cdt/化療等功能為一體，具有安全性、低毒副作用、降解后易代謝等特點(diǎn)，解決了單一pdt治療效果不佳的問題，為實(shí)現(xiàn)材料的腫瘤治療效能最大化提供策略。

3、該材料在中性條件下表現(xiàn)出淬滅的mri信號(hào)和良好的pdt效應(yīng)，而在腫瘤酸性環(huán)境下打開mri信號(hào)、同時(shí)集合化療和cdt性能，通過ros介導(dǎo)的氧化應(yīng)激、gsh消耗和gpx4下調(diào)級(jí)聯(lián)放大光動(dòng)力治療，誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡和凋亡，實(shí)現(xiàn)腫瘤診斷治療一體化。

4、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：

5、一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針，由鐵離子、光敏劑血卟啉單甲醚hmme和沙利度胺thal自組裝構(gòu)建而成的納米探針hmme-fe-thal（hft）。

6、進(jìn)一步，由鐵離子與hmme和thal中的氧原子配位形成正方形雙錐幾何結(jié)構(gòu)，相鄰的次級(jí)構(gòu)建單元通過氫鍵和π–π相互作用堆疊成三維超分子結(jié)構(gòu)的納米顆粒。

7、進(jìn)一步，所述鐵離子為fe2+。

8、進(jìn)一步，所述納米探針的粒徑為?55~65?nm。

9、進(jìn)一步，化療藥物沙利度胺（thal）的裝載效率≈68%。

10、一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針的合成方法，包括以下步驟：

11、步驟1，將沙利度胺（thal）和血卟啉單甲醚（hmme）溶于n,n-二甲基甲酰胺（dmf），混合渦旋得到混合溶液；

12、步驟2，向步驟1所得混合溶液中緩慢加入四水合氯化亞鐵水溶液（fecl2·4h2o），在室溫下劇烈攪拌反應(yīng)。

13、步驟3，將步驟2所得產(chǎn)物進(jìn)行超濾離心、洗滌數(shù)次，得到hmme-fe-thal納米顆粒。

14、進(jìn)一步，所述沙利度胺、血卟啉單甲醚和四水合氯化亞鐵的質(zhì)量比為2:1:10。

15、進(jìn)一步，步驟1和2中所用溶劑的體積比為：1:2。

16、進(jìn)一步，所述步驟2中攪拌的轉(zhuǎn)速為600rpm/min~800?rpm/min，時(shí)間為2?min。

17、進(jìn)一步，所述步驟3中超濾離心的截留分子量為30?kda，離心的轉(zhuǎn)速為2500?rpm，時(shí)間為10?min，離心3次。

18、一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針在磁共振成像中的應(yīng)用。

19、一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針在光動(dòng)力/化學(xué)動(dòng)力學(xué)/化療藥物級(jí)聯(lián)放大治療腫瘤中的應(yīng)用。

20、一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針在誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡中的應(yīng)用。

21、與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

22、本發(fā)明通過自組裝fe2+、抗血管生成藥物沙利度胺和光敏劑hmme制備了一種具有酸性腫瘤微環(huán)境響應(yīng)型的智能納米診療探針，所獲材料在腫瘤部位降解前表現(xiàn)為關(guān)閉狀態(tài)的mri信號(hào)和光敏感的pdt效能，隨著材料不斷地在腫瘤組織富集，在腫瘤微環(huán)境低ph刺激下，mri信號(hào)逐漸打開并釋放沙利度胺，不僅可以區(qū)分級(jí)聯(lián)治療過程，而且通過cdt/化療/谷胱甘肽（gsh）消耗的協(xié)同作用，增強(qiáng)pdt功效，放大氧化應(yīng)激誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡。本工藝制備方法簡(jiǎn)便、高效，所獲納米材料具有安全性、低毒副作用、降解后易代謝等特點(diǎn)，在腫瘤學(xué)中的臨床應(yīng)用具有很大前景。

技術(shù)特征：

1.一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針，其特征在于：由鐵離子、光敏劑血卟啉單甲醚hmme和沙利度胺thal自組裝構(gòu)建而成的納米探針hmme-fe-thal。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針，其特征在于：由鐵離子與hmme和thal中的氧原子配位形成正方形雙錐幾何結(jié)構(gòu)，相鄰的次級(jí)構(gòu)建單元通過氫鍵和π–π相互作用堆疊成三維超分子結(jié)構(gòu)的納米顆粒。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項(xiàng)所述的一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針，其特征在于：所述鐵離子為fe2+。

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2任意一項(xiàng)所述的一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針，其特征在于：所述納米探針的粒徑為55~65?nm。

5.一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針的合成方法，其特征在于，包括以下步驟：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針的合成方法，其特征在于：所述沙利度胺、血卟啉單甲醚和四水合氯化亞鐵的質(zhì)量比為2:1:10；步驟1和2中所用溶劑的體積比為：1:2。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針的合成方法，其特征在于：所述步驟2中攪拌的轉(zhuǎn)速為600rpm/min~800?rpm/min，時(shí)間為2?min；所述步驟3中超濾離心的截留分子量為30?kda，離心的轉(zhuǎn)速為2500?rpm，時(shí)間為10?min，離心3次。

8.根據(jù)權(quán)利要求1~2任意一項(xiàng)所述的一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針或權(quán)利要求5~7任意一項(xiàng)所述的合成方法合成的酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針在磁共振成像中的應(yīng)用。

9.根據(jù)權(quán)利要求1~2任意一項(xiàng)所述的一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針或權(quán)利要求5~7任意一項(xiàng)所述的合成方法合成的酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針在合成光動(dòng)力/化學(xué)動(dòng)力學(xué)/化療藥物級(jí)聯(lián)放大治療腫瘤產(chǎn)品中的應(yīng)用。

10.根據(jù)權(quán)利要求1~2任意一項(xiàng)所述的一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針或權(quán)利要求5~7任意一項(xiàng)所述的合成方法合成的酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針在合成誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡產(chǎn)品中的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種酸性腫瘤微環(huán)境激活型納米探針及其合成方法和應(yīng)用，屬于納米材料制備技術(shù)領(lǐng)域。針對(duì)現(xiàn)有的光敏劑應(yīng)用于光動(dòng)力治療(PDT)過程時(shí)因腫瘤微環(huán)境缺氧的限制而導(dǎo)致的治療效率低、腫瘤靶向性的缺乏等方面的不足的問題，通過金屬Fe<supgt;2+</supgt;、抗血管生成藥物沙利度胺和FDA批準(zhǔn)的光敏劑血卟啉單甲醚自組裝，制備了一種具有低pH響應(yīng)型的智能納米診療探針。該探針在腫瘤部位降解之前，光動(dòng)力治療性能打開，磁共振成像（MRI）信號(hào)關(guān)閉。隨著材料不斷地在腫瘤組織富集，在腫瘤微環(huán)境低pH刺激下，MRI信號(hào)逐漸打開并釋放沙利度胺，通過升高ROS/消耗GSH放大氧化應(yīng)激并誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞鐵死亡，最終協(xié)同化學(xué)動(dòng)力學(xué)/化療/光動(dòng)力發(fā)揮優(yōu)異的抗腫瘤效果。

技術(shù)研發(fā)人員：張瑞平,王倩,曲波濤,周雨欣
受保護(hù)的技術(shù)使用者：山西醫(yī)科大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/17