摘要
活性氧（Reactiveoxygenspecies,ROS）是一类化学性质活泼，具有较高氧化活性分子或离子的总称，它们在调节生物体各种生理功能方面发挥着重要作用。ROS产生与消除的平衡对于机体的新陈代谢至关重要。在部分外源刺激下，细胞中ROS稳态的破坏会导致氧化应激，进而引发许多下游疾病的发生，如肿瘤和心血管疾病。目前，以调节细胞ROS水平为目的的药物已经逐渐应用于相关疾病的治疗。然而，许多药物存在溶解性差、非特异性分布导致生物利用度低、不良反应大等缺陷，治疗效果有限。近年来，纳米递送体系由于其出色的物理化学性质已成为调控ROS的新型治疗平台。因此，开发具有ROS调控能力、优异的稳定性和高生物相容性的纳米材料对于氧化应激相关疾病的治疗是十分有前景的。 本课题从ROS调控策略出发，设计构建了四种具有ROS调控活性的纳米递送体系，分别以肿瘤和动脉粥样硬化为模型，从产生/清除ROS两个方面探索了它们对疾病的治疗效果。分析了四种纳米递送体系的结构和功能，同时验证了其治疗机制，开展了ROS上调/下调策略用于精准疾病治疗的全方位研究。 在调控ROS产生方面，由于肿瘤细胞对ROS的清除效率低，其对ROS的敏感性高于正常组织，即ROS对于肿瘤细胞具有选择性杀伤作用。通过提高肿瘤细胞内ROS含量，可以起到对肿瘤细胞的损伤和抑制作用。因此，本课题设计合成了一种负载葡萄糖氧化酶的金-银中空纳米三角，该纳米酶通过调节肿瘤微环境，进而触发近红外二区驱动等离子体增强的级联反应，实现ROS介导的肿瘤催化治疗。其负载的GOx能够消耗肿瘤细胞内的葡萄糖生成葡萄糖酸和过氧化氢，调节肿瘤微环境，为后续金-银中空纳米三角的过氧化物酶活性提供条件。同时，近红外二区诱导的表面等离子体共振可以产生热电子增强纳米酶的催化活性，最终将过氧化氢转化为毒性较高的羟基自由基，从而杀死肿瘤细胞。 由于肿瘤的异质性，纳米药物在肿瘤深部有限的穿透能力影响了其治疗效果。为了克服这一缺陷，本课题将金-银中空纳米三角和二氧化硫前药精巧地整合于一体，构建了一种有效的肿瘤深部治疗纳米系统。一方面，在近红外光照射下，该纳米载体可以产生大量的热，杀死肿瘤细胞，实现光热治疗。另一方面，肿瘤细胞内的酸性条件诱导二氧化硫前药按需释放二氧化硫，该气体可在肿瘤内部扩散，产生ROS，实现对深部肿瘤的治疗。更重要的是，光热-气体联合治疗可以同时激活细胞凋亡通路，上调线粒体上凋亡因子Bax的表达，下调Bcl-2的表达，amp;nbsp;从而诱导Caspase-3表达，加速肿瘤细胞的凋亡，实现双赢。 在调控ROS清除方面，氧化应激学说已经成为动脉粥样硬化斑块形成学说中的重要组成部分。ROS的强氧化作用可直接或间接地对核酸、蛋白质产生损伤，进而导致脂质代谢紊乱，促进动脉粥样硬化的病变。在此，本课题设计了负载苦豆碱和透明质酸修饰的钯八面体纳米酶，通过协同清除ROS和下调环氧化酶-2，诱导巨噬细胞极化，减轻动脉粥样硬化。由于透明质酸的靶向作用，合成的纳米酶可以在动脉粥样硬化斑块中富集。其内在的酶活性清除ROS发挥抗氧化作用。近红外触发释放的苦豆碱抑制环氧化酶-2的表达发挥抗炎作用。这两种效应可以通过上调Arg-1和CD206，下调TNF-α、IL-1β和IL-6，协同诱导巨噬细胞从M1亚型向M2亚型分化，从而抑制泡沫细胞的形成，达到治疗动脉粥样硬化的效果。 此外，氧化应激引起的脂质摄取和流出不平衡在动脉粥样硬化发展的各个阶段起着主导作用。一些脂质调节药物虽然可以减少动脉粥样硬化病变，但由于溶解性差、单一的脂质下调机制和低递送效率导致治疗效果有限。因此，本课题开发了一种基于氢化钯纳米二阶魔方的“刚柔并济”策略，通过调节细胞脂质的摄取和流出来治疗动脉粥样硬化。在“刚”策略方面，钯纳米载体发挥其内在的抗氧化酶活性，清除ROS从而减少细胞对脂质的摄取。在“柔”策略方面，近红外光响应释放的氢气可以上调PPAR-γ介导的胆固醇转运通路来增加脂质的流出。最终，降低的脂质摄取和增加的脂质流出增强对泡沫细胞的抑制作用，从而改善动脉粥样硬化。 综上所述，本课题证实了四种纳米递送体系的ROS调控活性，阐明了其对肿瘤和动脉粥样硬化的治疗机制，为ROS相关纳米递送体系的基础研究提供了数据支持和理论指导。
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