切伦科夫辐射激活的组织深部肿瘤治疗方法研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61775178
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0516.交叉学科中的光学问题
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

Cerenkov radiation were extensitively used in molecular imaging because it can be emmited by radionuclids in cells , it also has potential to treat tumors. The combination of light and photosensitizers or antitumor drug for phototherapeutic interventions, such as photodynamic therapy, has transformed medicine and biology. However, the shallow penetration of light into tissues and the reliance on tissue oxygenation to generate cytotoxic radicals have limited the method to superficial or endoscope-accessible lesions. Based on the research that photoresponsive or photosensitizer nanomaterials can be activated by violet light to kill cancer cells, a method is proposed to overcome the limitation of light penetration into the tissue. In this technology, Cerenkov emission induced by radionuclide is used to activate a photoresponsive lipid-polymer hybrid nanoparticle for remotely controlled delivery of anticancer drug-doxorubicin or Ag@titanium dioxide -Hematoporphyrinmonomethyl Ether nanocomposite that accumulated in deep tumorous tissue to kill cancer cells with minimal invasive skill. We will synthesize and optimize these two nanosystems, and then the in vitro and in vivo experiments will be implemented. The spectrum and photon density of Cerenkov radiation in tissue induced by radianuclide were modeled by Frank-Tamm theory and analysed by Monte Carlo Method, which can be combined with single oxigen generation and therapy effects to direct clinical application.
由放射性核素产生的细胞内切伦科夫辐射(CR),在分子成像方面广受关注,也具有治疗肿瘤的潜力。光与光敏剂或抗癌药物结合治疗肿瘤,已得到临床应用或生物学研究,典型的如光动力疗法。但是,由于光对组织的穿透深度有限,且光动力疗效依赖于肿瘤环境中的氧浓度,因此这种方法只能应用于表皮,或必须借助内窥镜系统。本项目以CR能够激活光敏材料为出发点,立足于新型光敏载药体系或光敏剂纳米材料可被紫光激活释药或杀伤肿瘤细胞的研究基础,针对光波难以到达组织深部肿瘤部位的难题,提出利用放射性核素作为辐射源,在组织深部产生CR,以激发累积在肿瘤细胞内的纳光敏米粒子,从而达到微创治疗肿瘤的目的。通过优化制备纳米体系,在细胞实验基础上,进行在体实验。并利用Frank-Tamm理论模型,采用蒙特卡洛算法分析核素在不同组织产生CR的剂量及光子密度,结合单态氧产率理论及光疗效果,建立新模型,为临床治疗提供技术参考。

结项摘要

光与光敏剂或抗癌药物结合治疗肿瘤,已得到临床应用或生物学研究,典型的如光动力疗法。但是,由于光对组织的穿透深度有限,且光动力疗效依赖于肿瘤环境中的氧浓度,因此这种方法只能应用于表皮,或必须借助内窥镜系统。由于可由核素或直线加速器X射线原位产生切伦科夫辐射,在分子成像方面广受关注,也原位治疗肿瘤的潜力。项目提出使用核素与光敏剂结合,或者利用直线加速器对特定的光敏剂进行照射,达到原位治疗肿瘤的目的。主要工作包括:首先制备了分散性好的二氧化钛纳米颗粒,与光敏剂血卟啉单甲醚HMME结合,然后采用直线加速器产生的X射线对结合体进行辐射,检测其单态氧产率;其次,制备了新型的纳米颗粒Ag@TiO2并进行表征,然后利用亚甲基蓝催化级细胞实验对其紫外光(切伦科夫光)辐射效果进行验证;制备了叶酸靶向的PEG-PCL胶束包裹的改性的阿霉素,通过表征,细胞及在体实验,都证明这种纳米胶束在X射线辐射下,能够原位释放药物,并达到肿瘤治疗目的。最后通过色谱及蒙特卡洛模拟计算,进一步证实胶束对X射线的反应是由切伦科夫光引起。

项目成果

期刊论文数量(20)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Nanosystem Integrated with Photosensitizer and Novel Targeting Chemotherapy Agent for Gastric Cancer Chemo-Photodynamic Combined Therapy
纳米系统集成光敏剂和新型靶向化疗药物用于胃癌化疗光动力联合治疗
  • DOI:
    10.1166/jbn.2018.2598
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Journal of Biomedical Nanotechnology
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Xin Jing;Wang Sijia;Wang Jing;Wang Jiazhuang;Fu Lei;Zhang Luwei;Shen Lijian;Zhang Zhenxi;Yao Cuiping
  • 通讯作者:
    Yao Cuiping
Chlorin-Based Photoactivable Galectin-3-Inhibitor Nanoliposome for Enhanced Photodynamic Therapy and NK Cell-Related Immunity in Melanoma
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  • DOI:
    10.1021/acsami.9b09560
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    ACS Applied Materials & Interfaces
  • 影响因子:
    9.5
  • 作者:
    Wang Sijia;Liu Huifan;Xin Jing;Rahmanzadeh Ramtin;Wang Jing;Yao Cuiping;Zhang Zhenxi
  • 通讯作者:
    Zhang Zhenxi
Characterization of Paraffin-Waxed Apples by Raman Spectroscopy
通过拉曼光谱表征石蜡苹果
  • DOI:
    10.1080/00032719.2019.1643872
  • 发表时间:
    2020-01
  • 期刊:
    Analytical Letters
  • 影响因子:
    2
  • 作者:
    Du Xiaofan;Wang Sijia;Wang Ping;Gu Qing;Xin Jing;Zhang Zhenxi;Wang Jing;Yao Cuiping
  • 通讯作者:
    Yao Cuiping
Role of NKG2D and its ligands in cancer immunotherapy
NKG2D及其配体在癌症免疫治疗中的作用
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    American Journal of Cancer Research
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Liu Huifang;Wang Sijia;Xin Jing;Wang Jing;Yao Cuiping;Zhang Zhenxi
  • 通讯作者:
    Zhang Zhenxi
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  • DOI:
    10.1039/c8nj05637d
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    New Journal of Chemistry
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Liang Jiaming;Wang Jing;Zhang Luwei;Wang Sijia;Yao Cuiping;Zhang Zhenxi
  • 通讯作者:
    Zhang Zhenxi

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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