摘要
缺氧是实体肿瘤的普遍特点，会促使异常血管的生成，进而加快肿瘤的生长、转移，甚至是对化疗药物产生耐药等不良影响。缺氧的肿瘤细胞内会过表达许多还原酶类，其中最为典型的是硝基还原酶（Nitroreductase,NTR）。通过检测NTR活性来定位肿瘤细胞和监测肿瘤缺氧状态，对肿瘤的诊断与治疗具有重要的研究意义。随着研究的不断深入，单一功能的示踪材料越来越不能满足研究和实际应用，因此开发诊疗一体，甚至是集多功能于一体的纳米材料，具有非常重要的价值。本论文首次设计并制备了同时具有检测NTR、定位肿瘤细胞及药物运输释放的多功能金属-有机框架（Metal organic frameworks,MOFs）复合药物载体的荧光探针，为肿瘤缺氧监测与治疗提供新的方法与思路。主要工作内容如下： ①合成2-(5-氟-2-硝基苯基)苯并恶唑-5-羧酸荧光探针并用于NTR的检测 根据文献合成了2-(5-氟-2-硝基苯基)苯并恶唑-5-羧酸荧光探针，并采用核磁共振氢谱仪（Hydrogen nuclear magnetic resonance,1H-NMR）、傅立叶变换红外光谱仪（Fourier transform infrared spectrum,FT-IR）、紫外-可见分光光度计（UV-visible spectrophotometer,UV-vis）和荧光分光光度计对其光学性质和结构进行表征。为了探究荧光探针检测NTR的最适反应条件，对溶液pH值和检测反应时间进行了优化。在优化条件下，荧光探针定量检测NTR的线性范围为1.2~15.0μg/mL，理论检测限（LOD=3N/S）为260ng/mL，且该荧光探针表现出良好的选择性及稳定性。 ②合成基于2-(5-氟-2-硝基苯基)苯并恶唑-5-羧酸荧光探针的DOX@ZIF/SiO2-Probe复合荧光探针并用于NTR的检测 先将化学药物阿霉素（Doxorubicin,DOX）原位包封在沸石咪唑酯框架材料（Zeolitic imidazolate framework-8,ZIF-8）中得到DOX@ZIF-8，再包覆氨基化的SiO2膜，最后在其表面修饰固定上2-(5-氟-2-硝基苯基)苯并恶唑-5-羧酸荧光探针，得到尺寸约300nm左右的DOX@ZIF/SiO2-Probe复合探针。利用FT-IR、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）、X射线光电子能谱（X-ray photoelectron spectroscopy,XPS）、扫描电子显微镜（Scanning electron microscope,SEM）对合成材料进行表征。通过优化检测条件，得到最终的反应时间为30min，溶液pH值为7。该复合探针检测NTR的线性范围为0.1~5.0μg/mL，理论检测限（LOD=3N/S）为60ng/mL，且该复合探针表现出良好的选择性及稳定性。 ③DOX@ZIF/SiO2-Probe复合荧光探针在肿瘤细胞中成像及毒性研究 ZIF-8是一种良好的酸刺激响应药物释放载体，因此首先研究了DOX@ZIF/SiO2-NH2和DOX@ZIF-8在pH=5的醋酸钠缓冲溶液中的药物释放情况。结果表明，DOX@ZIF/SiO2-NH235小时药物释放率累计达65%，而DOX@ZIF-8药物释放率为78%，表明二氧化硅膜可能在一定程度上能减少DOX的释放，从而延长药物释放时间。细胞毒性实验中，当2-(5-氟-2-硝基苯基)苯并恶唑-5-羧酸荧光探针浓度≤30μg/mL时，其对非小细胞肺癌细胞（A549细胞）和人脐静脉血管内皮细胞（HUVEC细胞）的细胞毒性作用不明显；当ZIF/SiO2-Probe的浓度≤10μg/mL时，对HUVEC和A549细胞的毒性作用也不显著，表明在此浓度范围内该探针材料具有较好的生物相容性。当DOX@ZIF/SiO2-Probe复合探针浓度为10μg/mL时，对HUVEC的毒性不显著，而对A549细胞毒性明显，其细胞存活率为68%，表明该材料在此浓度下对A549细胞有较大杀伤作用。此外DOX@ZIF/SiO2-Probe复合探针在肿瘤细胞中的成像定位应用，可为今后监测癌细胞缺氧状态提供参考。
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