基于Au-Se键构建的纳米探针和载药平台在乳腺癌的诊断和治疗上的应用

发布时间：2020-05-25 06:58

【摘要】：乳腺癌是目前世界上严重威胁女性生命健康的主要恶性肿瘤之一。其中约25%-40%的乳腺癌患者治疗失败的原因是发生了远处转移。因此,乳腺癌的诊断与治疗是当前人类医学健康面临的巨大挑战。研究表明,在乳腺癌的发生、发展以及代谢和复发的过程中细胞内信号分子间的相互通讯发挥着极为重要的作用。实时检测信号分子并揭示它们的调控关系,对乳腺癌的诊断和预后评估具有重要意义。目前,临床上对乳腺癌的治疗方法主要包括外科手术治疗,化疗、放射以及内分泌治疗,靶向性差、毒副作用强以及肿瘤耐药性等问题普遍存在于这些治疗方法之中,因而疗效都不能令人满意。近年来,随着纳米科技的不断发展,纳米探针及纳米载药等已经广泛应用于肿瘤细胞的成像,诊断及治疗中。纳米金常用于功能纳米探针的构建因其表面易于修饰,荧光猝灭性能良好以及拥有独特的生物亲和性。介孔二氧化硅具有较大的比表面积和比孔容,介孔孔径尺寸可调,良好的生物相容性以及可以进行功能化修饰等特点,被认为是理想的药物输送载体。本文综述了基于纳米金的纳米探针以及基于介孔二氧化硅的刺激响应性药物递送系统在肿瘤诊断和治疗中的研究现状和发展趋势。在此基础上,分别开展了以下两方面的工作:1、本文设计合成了一种基于Au-Se的纳米荧光探针,能够实时原位成像侵袭标志物uPA和MMP-2并表明上游的uPA可以激活下游的MMP-2。我们在纳米金粒子(Au NPs)表面通过Au-Se键修饰上用罗丹明B(RhB)标记的肽链和用荧光素(FITC)标记的肽链,荧光团RhB的激发为561 nm,发射为583 nm,FITC的激发为490 nm,发射为520 nm,因此,两个荧光团的荧光信号之间没有重叠干扰。当遇到uPA和MMP-2时,用RhB标记的肽链可以特异性被uPA切割,用FITC标记的肽链可以特异性被MMP-2切割,此时荧光恢复。实验结果表明,Au-Se纳米荧光探针相对于Au-S纳米荧光探针具有更好的抗生物硫醇干扰能力,使其能够更好地应用到反映不同乳腺癌细胞侵袭能力中,并且可以可视化证明上游的uPA可以激活下游的MMP-2。因此,我们的工作为判断乳腺癌恶化程度提供了一种可视化检测生物标志物的方法,并为今后研究其他信号通路分子间的关系提供了一种有效的策略。2、本文构建了一种以金纳米粒子(Au NPs)为开关靶向uPA的介孔二氧化硅(MSN)载药平台用于uPA的检测和乳腺癌的靶向治疗。首先在纳米金粒子(Au NPs)的表面通过Au-Se键修饰上能够被uPA特异性切割的RhB标记的肽链,同时作为介孔二氧化硅孔道的封盖以阻止负载物的提前释放。当probe@MSN(Resveratrol)遇到uPA时,肽链特异性的被uPA切割,此时阀门打开,释放出抗癌药物白藜芦醇(Resveratrol),同时荧光恢复。实验结果表明,在复杂的生物体系内,该载药平台能很好地避免生物硫醇的干扰、精准释药。这种纳米平台能够有效的解决了负载物的提前释放的问题,避免了对正常组织和细胞的损伤,提高了对小鼠肿瘤的治疗效果。
【图文】：

米金的应用 年，Mirkin 课题组[23]、Alivisatos 课题组[24]分别报道了将 DNA以共价键u NPs 表面的方法，开创了一个基于纳米金的纳米研究领域。Au NPs 的多种生物分子（蛋白质、肽、寡聚核苷酸链、抗体等）形成自组装平台方法简单、稳定性好而且具有良好的生物相容性，因此在生物系统中的治疗中得到了广泛应用[25]。年，Mirkin 等[26]利用Au NPs 与 DNA 构建了一种纳米火焰荧光探针并实A 的检测成像。如图 1-1 所示，首先将 mRNA 的特异性识别序列与修饰短互补 DNA序列杂交形成双链 DNA，然后通过Au-S 键连接在Au NPs 表猝灭。当遇到 RNA 的靶分子或互补配对的 DNA 时，，短链 DNA 被竞争。这种纳米探针的合成方法简单，灵敏度高，易于被细胞摄取、同时金有效地保护 DNA不被核酸酶降解等。

图 1-2 4色纳米荧光探针用于检测细胞内 4种 mRNA的设计示意图，我们课题组设计并合成了一种新型的复合纳米荧光探针[28]，实现检测 Ki-67mRNA 和 uPA 的含量变化。如图 1-3 所示，该纳米探针子信标（MB）和肽链经过 Au-S 连接在 Au NPs 的表面上，此时荧7mRNA 和 uPA 蛋白时，分子信标和肽链的结构被破坏，荧光恢复纳米荧光探针通过对增殖标志物 Ki-67mRNA 和侵袭标志物 uPA 蛋，从而判断癌症的增殖和侵袭能力。该纳米探针的设计及应用为动提供了一种非侵入性，快捷有效的新方法，同时为抗肿瘤药物有效地方法。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：O657.3;TQ460.1

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