开题报告内容:(包括拟研究或解决的问题、采用的研究手段及文献综述,不少于2000字)
- 研究背景及意义
光动力疗法(PDT)通过利用特定波长的光激活光敏剂, 将激光能量转移至肿瘤分子氧中,从而产生具有细胞毒性的单线态氧 (1O2) , 进而杀死肿瘤细胞,是一种用于治疗多种非肿瘤性疾病和各种类型癌症的非侵入性疗法。决定光动力疗法疗效的关键因素包括光敏剂、光与肿瘤溶解氧。尽管光动力疗法具有毒副作用小,选择性较好等诸多优点,然而,由于肿瘤内部存在乏氧微环境,导致肿瘤转移并产生耐药性,且光动力治疗过程也会不断消耗肿瘤微环境中的氧,所以传统光动力疗法的疗效往往因供氧不足而受到限制。自供氧纳米光敏剂利用全氟化碳携氧能力较强的性质,对肿瘤细胞直接供氧,从而达到提高光动力疗效的目的。此外,光敏剂与纳米材料的结合可以提高光动力疗法的疗效并消除其副作用;改造纳米载体以实现肿瘤靶向性,使光敏剂聚集于特定靶部位,从而增加光动力疗法的选择性。因此,对自供氧纳米光敏剂的制备及增强光动力治疗进行深入研究,有利于优化光动力疗法,改善肿瘤治疗效果,降低药物毒副作用,具有一定的现实意义。
- 文献综述
作为一种治疗癌症的成功策略,光动力疗法目前已被广泛投入临床应用中。然而,传统光动力疗法仍有诸多不足,在临床肿瘤治疗中的有效性仍需进一步提高,新型化合物和创新方法仍亟待研究1。近年来,国内外学者对自供氧纳米光敏剂及其改善光动力疗效的作用进行了全面而深入的探索。
光敏剂是实现光动力疗法疗效的关键要素之一,能够定位聚集于肿瘤部位,在特定波长光激发下发生光动力效应产生活性氧,进而诱导肿瘤细胞凋亡。目前光敏剂的研究已发展过三个阶段2。第一代主要为亲水性卟啉混合物;第二代则为不同结构的血卟啉衍生物,包括叶绿素降解衍生物、苯并卟啉等;第三代又进一步将光敏剂与单抗或其他生物活性小分子连接从而获得肿瘤靶向性。然而,大多数光敏剂具有高度的疏水性,易在水性环境中发生聚集;而光敏剂必须保持单体形式才具有光动力活性,因此其临床应用受到阻碍。
近十年来,纳米技术发展迅速。将光敏剂与纳米材料结合,能够使药物精确输送到靶组织,从而提高肿瘤治疗效果,也可以进一步消除其毒副作用3。光敏剂可通过共价或非共价作用被包裹或固定在纳米平台上。通过与亲水性聚合物分子形成共价连接,疏水性卟啉类光敏剂的生物利用度得到有效提高4,5。此外,使用聚合物材料也使得更多的配体同时附着到光敏剂分子上,并防止光敏剂在到达靶肿瘤组织之前发生降解。
郑南峰课题组6构建了Pd@Pt-PEG-Ce6纳米粒,有效地将光敏剂Ce6递送到肿瘤组织,实现了肿瘤特异性效果,在保护光敏剂同时增强光动力疗效。这一研究为改善Ce6疏水性,提高纳米粒生物相容性提供了一定经验。
钱程根等人7设计了一种仿厌氧菌纳米囊泡,该囊泡由光敏剂Ce6修饰的二嵌段共聚物PEG-Poly(Ser-Ce6)和2-硝基咪唑(NI)与硫醚修饰的二嵌段共聚物PEG-Poly (Ser-S-NI)构成,实现了在水中的自组装。它不仅可在缺氧条件下被激活,而且可在肿瘤中自行诱导缺氧。此外,一旦被光激活,它就会同时促进载体的分离和生物还原性前药的激活。这也为设计纳米载体构造以改善光动力药物体内行为、促使纳米体系获得某些特殊性质提供了启发。
目前,自供氧纳米体系主要应用全氟化碳、过氧化氢酶和血红蛋白等作为氧供体,对肿瘤进行直接供氧,缓解肿瘤微环境中的乏氧,从而提高光动力治疗效果8。其中,全氟化碳具有较高的携氧量和较长的1O2寿命,在临床上用作人工血液和超声成像及核磁共振的造影剂,是一种生物相容性较好、用途广泛、潜力巨大的氧调节剂9,10。使用全氟化碳作为肿瘤供氧剂以提高肿瘤中氧含量水平已成为一种被广泛应用的策略。
胡一桥课题组11通过在全氟化碳纳米微滴中装载光敏剂构建了一种新型自富集氧光动力疗法,发现无论肿瘤内部是否存在乏氧、光动力消耗或血管损伤,全氟化碳微滴中始终可以富集足够的氧来供应负载光敏剂的光动力消耗并使光动力效果长期维持,从而改善疗效,在肿瘤内有限氧的条件下实现了光动力疗法的高疗效。
徐林锋等人12通过超声法制备了装载有全氟己烷的脂质体,研究其对放射治疗的疗效改善。研究发现,脂质体包裹的全氟己烷在注射入体内24小时内能够定位聚集于肿瘤部位且对其他正常器官无明显毒副作用,在不增加额外供氧的情况下增强了小鼠的放疗效果,进一步说明全氟碳化合物具有较好的生物相容性和被动靶向性。
