超声/ROS双响应型自携氧纳米粒子的制备及其用于癌症“化疗-声动力协同治疗”的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号：
    51903203
  • 项目类别：
    青年科学基金项目
  • 资助金额：
    26.0万
  • 负责人：
    高迪
  • 依托单位：
    西安交通大学
  • 学科分类：
    E0308.生物医用有机高分子材料
  • 结题年份：
    2022
  • 批准年份：
    2019
  • 项目状态：
    已结题
  • 起止时间：
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The therapeutic efficacy of chemo-sonodynamic nano-therapeutics in hypoxic solid tumor is hampered by the challenges such as insufficient oxygen levels within the hypoxic tumor microenvironment and their uncontrolled drug release behaviors. To address these issues, a type of ultrasound/ROS dual responsive and oxygen-self-produced core-shell hybrid nanoparticles will be developed in this project. These nanoparticles are composed of a poly(amino-acid) core established from the ultrasound/ROS dual responsive polymer zinc phthalocyanine-poly(methionine-co-(aspartate-g-tetrahydro-2H-pyran-2-ol) (ZnPc-P(Met-g-Asp(THP)) and a lipoid shell modified with fluorocarbon-chains. After encapsulating the anticancer drug doxorubicin into the poly(amino acid) core, the nanoparticles would be used for the combined chemotherapy and sonodynamic therapy against hypoxic tumors, by taking the following advantages: firstly, tumor tissues can be well-oxygenated via oxygen-transportation by fluorocarbon-chains in the lipoid shell. Secondly, note that sonodynamic therapy embraces characteristics of ultrasound irradiation and massive ROS generation, so fast and targeted drug release can be achieved as a combinatory result of the ultrasound-sensitivity of tetrahydropyranal acetal bearing aspartate and the ROS-responsive property of thioether in methionine. Thirdly, the modification of nanoparticles by acetazolamide can facilitate their accumulation in the carbonic anhydrase IX (hypoxic marker) overexpressed hypoxic tumors, leading to the further enhanced synergistic therapeutic efficiency. Therefore, this study will pave an innovative path for enhancing the therapeutic efficacy of the chemo-sonodynamic nano-therapeutics against hypoxic tumors and provide theoretical and practical basis for developing more efficient synergistic nano-therapeutics.
利用纳米运载体负载药物进行“化疗-声动力协同治疗”作为一种新型无创的肿瘤协同治疗策略已受到临床研究的极大关注，但其在治疗缺氧实体瘤时，仍存在氧来源匮乏及药物控释能力不足等缺点。因此，本项目将通过乳化法制备一种以超声/ROS双响应型聚氨基酸材料酞菁锌-聚(甲硫氨酸-(天冬氨酸-g-四氢吡喃)为核，以经氟碳链修饰的类脂质为壳的复合型纳米粒子，并通过负载化疗药物，用于缺氧肿瘤的“化疗-声动力协同治疗”。首先，利用氟碳链良好的携氧能力实现肿瘤增氧，并结合声动力治疗需使用超声且产生ROS的特点，通过四氢吡喃缩醛化天冬氨酸的超声响应性及甲硫氨酸中硫醚的ROS响应性实现化疗药物的控制释放。此外，通过对该纳米粒子修饰可靶向肿瘤缺氧标记物碳酸酐酶 IX的乙酰唑胺，改善纳米粒子对缺氧肿瘤的靶向效率，从而进一步提高缺氧肿瘤的“化疗-声动力协同治疗”效果，并为新型协同治疗纳米药物的开发提供一定的理论与研究基础。

结项摘要

“化疗-声动力协同治疗”纳米粒子用于缺氧实体肿瘤的治疗时存在氧来源匮乏且药物控释能力不足等缺点，从而导致其对缺氧肿瘤的治疗效果往往不佳。因此，本项目制备了一种温度/ROS双响应型纳米胶束，并同时包载富氧型声敏剂及化疗药物阿霉素（DOX），实现了对缺氧肿瘤的高效“化疗-声动力协同治疗”。首先，结合超声热效应及声动力治疗中可产生大量ROS的特点，合成一类兼具温度及ROS双响应性的两亲性高临界相转变温度（UCST）聚合物乙酰唑胺-聚乙二醇-聚（丙烯酰胺-丙烯腈-单硫化二丙稀）（AZ-PEG-PAAA）用于胶束的制备，利用材料中硫醚结构经ROS氧化后所导致的材料亲疏水性变化直接下调材料UCST，实现超声辐照后UCST聚合物载体由分子间缠绕的粒子形式转变成解离的分子形式，从而促进化疗药物的快速且精准释放。同时，通过向载体材料中引入对碳酸酐酶IX（CA IX）具有靶向作用的乙酰唑胺（AZ）基团，以提高纳米胶束对缺氧肿瘤的靶向性。此外，合成了一类富氧型声敏剂—氟碳链修饰酞菁锌（ZnPc-FC-TEG），利用氟碳链良好的携氧特性，实现肿瘤增氧，从而提高声敏剂在缺氧肿瘤的声动力活性，并进一步提高该“化疗-声动力协同治疗”纳米胶束对缺氧肿瘤的治疗效率。研究结果表明，AZ-PEG-PAAA作为载体材料可高效包载声敏剂ZnPc-FC-TEG及DOX，形成粒径约为274 nm的近球形纳米粒子，表面电位近中性。此外，该纳米药物也展现出了良好的温度/ROS双响应性，超声辐照下化疗药物DOX的释放效率显著提高。同时，经乙酰唑胺修饰的纳米药物显示出较好的缺氧肿瘤靶向能力，且负载了氟碳链修饰声敏剂后的纳米药物具有携氧功能，从而提高了其在缺氧肿瘤细胞中的声动力活性。最终，该“化疗-声动力协同治疗”纳米药物在超声辐照下可有效杀伤缺氧的4T1肿瘤细胞，并且抑制小鼠4T1皮下肿瘤的生长。此外，纳米药物展现出了良好的生物相容性。因此，该研究为新型“化疗-声动力协同治疗”纳米药物的研究及制备提供一定的理论与研究基础。

项目成果

期刊论文数量（8）
专著数量（0）
科研奖励数量（0）
会议论文数量（0）
专利数量（2）
Research Progress of Conjugated Nanomedicine for Cancer Treatment.
共轭纳米药物治疗癌症的研究进展
  • DOI：
    10.3390/pharmaceutics14071522
  • 发表时间：
    2022-07-21
  • 期刊：
    PHARMACEUTICS
  • 影响因子：
    5.4
  • 作者：
    Zhao, Bin;Chen, Sa;Hong, Ye;Jia, Liangliang;Zhou, Ying;He, Xinyu;Wang, Ying;Tian, Zhongmin;Yang, Zhe;Gao, Di
  • 通讯作者：
    Gao, Di
Intelligent Nanomedicine Approaches Using Medical Gas-Mediated Multi-Therapeutic Modalities Against Cancer
使用医用气体介导的多种治疗方式对抗癌症的智能纳米医学方法
  • DOI：
    10.1166/jbn.2022.3224
  • 发表时间：
    2022-01-01
  • 期刊：
    JOURNAL OF BIOMEDICAL NANOTECHNOLOGY
  • 影响因子：
    2.9
  • 作者：
    Ren, Xuechun;Wang, Ying;Yang, Zhe
  • 通讯作者：
    Yang, Zhe
Shifting the absorption to the near-infrared region and inducing a strong photothermal effect by encapsulating zinc(II) phthalocyanine in poly(lactic-co-glycolic acid)-hyaluronic acid nanoparticles
通过将锌(II)酞菁封装在聚(乳酸-乙醇酸)-透明质酸纳米粒子中，将吸收转移到近红外区域并诱导强光热效应
  • DOI：
    10.1016/j.actbio.2020.08.042
  • 发表时间：
    2020-10-15
  • 期刊：
    ACTA BIOMATERIALIA
  • 影响因子：
    9.7
  • 作者：
    Gao, Di;Wong, Roy C. H.;Lo, Pui-Chi
  • 通讯作者：
    Lo, Pui-Chi
Immunogenic-cell-killing and immunosuppression-inhibiting nanomedicine.
免疫原性细胞杀伤和免疫抑制纳米药物
  • DOI：
    10.1016/j.bioactmat.2020.11.016
  • 发表时间：
    2021-06
  • 期刊：
    Bioactive materials
  • 影响因子：
    18.9
  • 作者：
    Wang Y;Gao D;Liu Y;Guo X;Chen S;Zeng L;Ma J;Zhang X;Tian Z;Yang Z
  • 通讯作者：
    Yang Z
NADPH Selective Depletion Nanomedicine-Mediated Radio-Immunometabolism Regulation for Strengthening Anti-PDL1 Therapy against TNBC.
NADPH 选择性耗尽纳米药物——介导的放射——免疫代谢调节以加强针对 TNBC 的抗 PDL1 治疗
  • DOI：
    10.1002/advs.202203788
  • 发表时间：
    2023-01
  • 期刊：
    ADVANCED SCIENCE
  • 影响因子：
    15.1
  • 作者：
    Wang, Ying;Gao, Di;Jin, Lin;Ren, Xuechun;Ouyang, Yanan;Zhou, Ying;He, Xinyu;Jia, Liangliang;Tian, Zhongmin;Wu, Dingcai;Yang, Zhe
  • 通讯作者：
    Yang, Zhe

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其他文献

聚共轭亚油酸基网状纳米金的制备及表面增强拉曼散射和催化性能
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2014
  • 期刊：
    高等学校化学学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    樊晔;方云;陈韩婷;高迪
  • 通讯作者：
    高迪
沁水盆地东南部高阶煤孔隙分形特征及意义
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    河南理工大学学报( 自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    高迪;刘建国
  • 通讯作者：
    刘建国
东营凹陷沙四上细粒沉积岩段米兰科维奇旋回及沉积响应
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2022
  • 期刊：
    河南理工大学学报(自然科学版)
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    董欣君;冯阵东;宁淑媛;张鹏飞;陈涛;张琳;高迪;吴伟
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热应激对猪卵母细胞葡萄糖HBH磷酸脱氢酶活性及染色质构 型的影响
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  • 发表时间：
    2016
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  • 作者：
    刘勇;张领;吴晓庆;卫朝晖;王艳红;王启磾;高迪;丁彪;吴风瑞;王荣;李文雍
  • 通讯作者：
    李文雍
高铁监测专用WiFi天线阵
  • DOI：
    --
  • 发表时间：
    2017
  • 期刊：
    微波学报
  • 影响因子：
    --
  • 作者：
    夏继钢;汤燕;曹振新;高迪
  • 通讯作者：
    高迪

其他文献

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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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