类卟啉结构纳米中空介孔碳球适形光疗机制研究

Photodynamic therapy is one of the important choices for cancer patients. However, traditional organic photosensitizers in the photodynamic therapy limits their clinical therapy because of their short excitation wavelength, small absorption cross section, easy light bleaching problems. This project intends to build a porphyrin-like mesoporous hollow carbon spheres (MHCS) with high stability, high near-infrared laser light conversion rate and instinct photodynamic properties. We will explore the instinct photodynamic properties of MHCS and the collaborative mechanism of photothermal therapy and photodynamic therapy. We will also focus on the catalytic process which happened in the interface of MHCS and the biomolecules induced by the near infrared light. We believe the combination of photothermal therapy, photodynamic therapy, passive and positive targeting and drug delivery of MHCS will help in solving the problem of cancer recurrence and metastasis and bring light to the comprehensive diagnosis and treatment. It also provides the new theories for cancer therapy with high efficacy and low toxicity and for personalized therapy.

光动力疗法是癌症患者重要选择之一。然而传统光动力治疗中所采用的有机光敏剂因其激发波长短、吸收截面小、易光漂白等问题极大的限制了其临床应用。本项目拟构建类卟啉结构中空介孔纳米碳球，具有高稳定性、高近红外光光热转化率以及本征光动力特性；探索类吡咯结构中空介孔纳米碳球光动力机制，深入挖掘光动力与光热疗双重光疗在生物体内协同治疗机制及其对生物分子的催化诱导过程，结合中空介孔纳米碳球的药物缓释以及主被动靶向作用，克服肿瘤耐药性，消除肿瘤治疗过程中微小隐匿转移灶，抑制复发，为实现肿瘤的高效低毒治疗和个体化治疗拓展新的思路。

项目背景：.光动力疗法是癌症患者重要选择之一，然而传统用于光动力治疗的有机光敏剂因其激发波长短、吸收截面小、易光漂白等，被极大地限制了临床应用。本项目拟构建类卟啉中心结构的介孔纳米碳球（PMCS），探索其光动力机制，挖掘光动力与光热疗在生物体内协同治疗机制，为实现肿瘤的高效低毒治疗和个体化治疗拓展新思路。..研究内容：.1. 材料制备及表征：以ZIF-8为前驱体，通过高温碳化获得尺寸均一、高光热转化率和活性氧量子产率的PMCS，对其理化性质进行表征。.2. 光热与光动力性质研究：研究近红外（NIR）光照剂量对PMCS的光热效果、光敏化效率的影响，计算其光热转化效率，确定活性氧种类、量子产率及相关机制。.3. 安全性评价：通过体外细胞实验，体内急性/慢性毒性实验等，评价PMCS的安全性。.4. 有效性评价：考察PMCS被细胞内吞后的亚细胞分布，研究NIR光照射PMCS引起细胞内光热损伤、活性氧产生及细胞凋亡情况。建立小鼠移植瘤模型，研究NIR光照射PMCS协同光热疗与光动力双重光疗对移植瘤动物的治疗效果。..重要结果：.合成的PMCS具有约140 nm的均匀尺寸。1O2量子产率约为0.0023，略高于常用的光敏剂ICG，并且具有33%的高光热转化效率。在动物水平，PMCS在光照下实现了高效的肿瘤抑制。..关键数据：.PMCS的合成与表征数据；NIR光辐照下PMCS的1O2量子产率数据和光热性能数据；PMCS细胞毒性数据；体外/体内光声和红外热成像以及体内联合治疗数据。..科学意义：.本项目首次证明PMCS可以用作光疗中稳定的光敏剂和光热剂，表现出高光热转换效率和1O2量子产率，具有很好的肿瘤抑制效果。同时PMCS具有很好的生物安全性，可能在未来的癌症治疗中发挥重要作用。