双刺激响应型纳米载药系统的构建及其在癌症治疗中的应用

The nano drug delivery systems that specifically deliver drugs to cancer cells and control drugs release provide a promising approach for cancer therapy. The current drug delivery systems mainly focus on the cellular internalization of drugs, however, they rarely consider the drugs efflux and the synergetic regulation of both internalization and efflux to intracellular drug concentration. We design a dual stimuli-responsive nano drug delivery system based on lanthanide doped-upconversion nanoparticles to deliver drugs to cancer cells and meanwhile regulate the intracellular drug concentration. Upon the illumination of near-infrared light, the drug delivery systems emit both red and ultraviolet light that stimulate the photosensitizers and nitric oxide donor molecules respectively, resulting in the production of singlet oxygen and nitric oxide that synergistically regulate the internalization and efflux of drugs in cancer cells. The dual stimuli-responsive nano drug delivery system can control the intracellular drug concentration, enhance the anticancer efficiency of delivered drugs, and promote the clinical application of nano drug delivery system for cancer therapy.

利用纳米载药系统将药物准确的递送到肿瘤细胞，调节药物的释放，是未来癌症治疗的方向。然而现有的纳米载药系统主要关注细胞对药物的摄取，而很少同时关注细胞对药物的外排，以及两者协同作用对细胞内药物浓度的调控。本项目提出构建双刺激响应型稀土上转换纳米载药系统，利用近红外光激发产生的红光和紫外光分别敏化光敏剂和一氧化氮供体分子，产生单线态氧和一氧化氮，实现对药物的摄取和外排的协同调控。这种双刺激响应型纳米载药系统可以实现对细胞内药物浓度的有效调控，增强药物对肿瘤细胞的杀伤效率，推动纳米载药系统在临床癌症治疗中的应用。

利用纳米载药系统将药物准确的递送到肿瘤细胞，调节药物的释放，是未来癌症治疗的方向。项目构建合成了负载阿霉素抗癌药物的二氧化硅纳米颗粒，体内试验证实其具有良好的抗肿瘤效果。二氧化硅载药颗粒大小为200 nm左右，细胞实验证实纳米载药系统大大提高了药物的细胞内吞量，以及药物对细胞的杀伤率。小鼠肿瘤模型的体内实验证明，与PBS、阿霉素药物对照组相比，二氧化硅载药体系成功将小鼠肿瘤的体积分别减小了4倍和2倍。这样稳定的二氧化硅包覆阿霉素纳米颗粒是一种有效的纳米载药颗粒，在癌症治疗方面具有一定的应用前景。另外，项目构建了玉米蛋白包覆的荧光金纳米簇，用于重金属银、汞离子的检测。玉米蛋白既作为纳米簇的配体又作为还原剂，合成了玉米蛋白包覆的金纳米簇，其发射蓝色和红色两种荧光，其中红色荧光随着银离子和汞离子的浓度变化而变化，蓝色荧光作为参比荧光不随离子浓度发生改变。最后由于玉米蛋白本身易成膜的特性，将玉米蛋白纳米簇制成荧光薄膜试纸，对银汞离子进行检测。这样的超小荧光粒子只有2.5纳米左右，拟进一步用于构建在纳米载药体系中，合成发荧光的纳米载药系统，可以实现对药物运输过程的跟踪观察。