线粒体内构建金属-多酚网格抑制线粒体活性并增强肿瘤光动力治疗

基本信息
批准号:51903060
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:25.00
负责人:刘允
学科分类:
依托单位:广东医科大学
批准年份:2019
结题年份:2022
起止时间:2020-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:
关键词:
非药物治疗金属多酚网格线粒体内合成二氧化锰纳米层增强光动力治疗
结项摘要

Hypoxia-induced multidrug resistance can severely decrease the therapeutic efficiency of photodynamic therapy (PDT). As a consequence, novel types of nanosystems are urgently needed to enhance PDT. In our previous research, we utilized biocompatible lipid-modified DNAs as delivery systems for the photosensitizer Foscan, which improved PDT in cell assays. It is well-known that PDT could be dramatically enhanced through improving the oxygen level in tumor intracellular environment. In this project, we are planning to design a novel type of nanosystem for enhanced PDT. In our system, manganese dioxide nanosheets are used as drug carrier for the photosensitizer and tannic acid. And redox-/pH-responsive intracellular release of the photosensitizer can be achieved. Moreover, manganese dioxide-catalyzed oxygen production will dramatically enhance PDT. On the other hand, the produced manganese (Ⅱ) ions and peptide-decorated tannic acids will accumulate into mitochondria to form the metal-phenolic networks (MPNs). And MPNs will disturb the mitochondria function to kill tumor cells and realize the drug-free. In the meantime, the disruption of mitochondria will inhibit the mitochondrial respiration and oxygen consumption to enhance PDT. Finally the drug-free/photodynamic synergistic therapy could be achieved...In our research, we developed a novel therapeutic strategy for hypoxic tumor, namely the drug-free/photodynamic synergistic therapy, which is based on the intra-mitochondrial generation of MPNs.

肿瘤的乏氧耐受降低了光动力治疗(PDT)效率,亟需构建新型纳米体系增强PDT。申请人前期研究证明,生物相容性的两亲性DNA聚合物作为光敏剂的递送载体具有优良的PDT效果。鉴于提升肿瘤微环境中的氧气浓度是解决PDT乏氧耐受的有效途径,本项目拟设计负载光敏剂和单宁酸的二氧化锰纳米层治疗体系,利用肿瘤微环境实现氧化还原和酸性响应,实现肿瘤定点释药和高效产氧,从而提高PDT的疗效。本项目还利用还原产生的靶向线粒体的二价锰离子和单宁酸-多肽衍生物,在线粒体内原位合成金属-多酚网格(MPN)。MPN将抑制线粒体功能介导杀伤肿瘤,实现线粒体靶向的非药物治疗。同时,线粒体失活将减少有氧呼吸消耗氧气而增强PDT,达成非药物-光动力协同治疗。. 本研究发展的线粒体原位合成MPN及协同促进光动力治疗策略将为肿瘤治疗提供了新思路和关键技术。

项目摘要

癌症仍然是最致命的杀手之一,声动力疗法(sonodynamic therapy, SDT)是一种新兴的癌症治疗方法,具有精确度高、组织穿透力优良、病人依从性高、副作用少等优点,临床应用前景广阔,然而受限于肿瘤乏氧。此外,化学动力学治疗(CDT)和化疗被证明是非常有效治疗癌症的单一疗法。但是,这些单一疗法往往效率都不高。.本项目通过设计基于二氧化锰MnO2的多功能纳米材料将联合两种治疗方法提高肿瘤治疗效果。.1)我们设计了基于中空MnO2的智能联合治疗平台(HMDNs)。通过中空MnO2包载化疗药物DOX,并用柠檬酸酐(cit)修饰的聚乙烯亚胺(PEI)和聚赖氨酸(PLL)封装,得到DOX@HMDN-PEI-PLL(cit)纳米颗粒。由于马来酰胺在酸性肿瘤组织中的裂解,发生负电荷到正电荷的逆转可增强肿瘤细胞的摄取能力。在肿瘤细胞内外壳破裂释放出DOX进行化疗。同时MnO2分解释放Mn2+进行CDT。最终,实现了对癌症的化疗与CDT联合治疗。.2)我们基于中空MnO2纳米粒子同时负载声敏剂司帕沙星(SPX)与线粒体呼吸链抑制剂阿托伐醌(ATO),并以金属离子与单宁酸修饰的透明质酸(HA)交联的金属多酚网格(MPN)作为阀门封装,得到MnO2@SPX/ATO@HA/MPN(MSAHM)纳米颗粒。MSAHM可以利用HA将药物靶向递送进入乳腺癌细胞中,然后利用MnO2催化高浓度H2O2产生SDT所需氧气,并释放的ATO减少线粒体对氧气的消耗,产氧与节氧联合作用增强SDT。此外,MnO2分解释放的Mn2+可进行CDT,实现了CDT/SDT联合治疗乳腺癌。.本研究所构建的基于MnO2的多功能纳米药物减少了治疗的副作用并实现了高效的联合治疗,为CDT与SDT实现早日临床转化提供了新策略。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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