载阿霉素载氧相变氟碳纳米液滴-巨噬细胞靶向递送体系构建及其提高肿瘤乏氧区域靶向治疗效果的研究

The effect of tumor chemotherapy is correlated to the microenvironment of tumor hypoxia. How to increase the effective drug concentration, regulate the hypoxic environment to improve the reactivity of chemotherapy through oxygen supply is crucial in anti-cancer therapy. It was reported that macrophage is a new carrier with good histocompatibility and tropism for tumor hypoxia. Fluorocarbon nano-droplet is a good carrier to deliver drugs and oxygen for its small particle size, high stability, drug and oxygen loading capacity and imaging ability. In this study, we will construct a phase-change fluorocarbon nano-droplet loaded with doxorubicin and oxygen simultaneously, then phagocytized by macrophages and delivered to tumor hypoxic region. In the next step, the doxorubicin and oxygen-loaded phase-change nanodroplet-macrophage system will be triggered by ultrasound to promote drug and oxygen release and image simultaneously. The therapeutic effect of the combined strategy will be studied and the antitumor mechanism will be further investigated. The aim of this study is to construct a novel drug delivery system with tumor hypoxia targeting, drug and oxygen loading integration and potential for image, providing a new effective strategy for improving the therapeutic efficacy of tumor hypoxia.

肿瘤化疗效果差与乏氧微环境的形成密切相关，如何定向增加肿瘤内有效药物浓度，通过氧供改善乏氧微环境，提高化疗反应性，是抗肿瘤治疗中亟待解决的问题。巨噬细胞是一种新兴的组织相容性好、对肿瘤乏氧区域具有强趋向性的载体，可将目的成分高效递送至靶区。氟碳纳米液滴粒径小，稳定性高，载药及载氧能力强且液气相变后显像效果好，是携载药物及氧气的良好载体。基于两者优势，本项目拟将阿霉素及氧气同时加载至氟碳纳米液滴中，通过巨噬细胞将其吞噬，利用巨噬细胞的强趋向性靶向运载至肿瘤内部，构建载阿霉素载氧相变氟碳纳米液滴-巨噬细胞靶向递送体系。通过超声激发纳米液滴相变，促进靶向释氧、释药的同时达到显像效果，探讨该联合策略对化疗效果的改善作用及机制。本项目旨在构建一种具有乏氧区域高效靶向性、携载药物及氧气一体化兼具显像潜能的新型载药体系，为提高肿瘤乏氧区域疗效提供新的有效策略。

在肿瘤治疗中，定向增加肿瘤内有效药物浓度，通过氧供改善乏氧微环境，是肿瘤治疗的重要策略。本项目将阿霉素及氧气同时加载至氟碳纳米液滴中，通过巨噬细胞将其吞噬，利用巨噬细胞的强趋向性靶向运载至肿瘤内部，构建载阿霉素载氧相变氟碳纳米液滴-巨噬细胞靶向递送体系。进一步通过超声激发纳米液滴相变，促进靶向释氧、释药的同时达到显像效果，探讨该联合策略对化疗效果的改善作用及机制。本课题以人乳腺癌细胞 MCF-7 及裸鼠皮下移植瘤为模型，通过理化表征评价该载药体系的载药、载氧能力及其稳定性，体外迁移实验、琼脂凝胶显像实验等考察该体系对肿瘤微环境的趋向性及相变特性，体内活体荧光成像、超声显像、抑瘤实验、组织学分析等研究其对肿瘤乏氧区域的靶向显像及抑瘤能力，并进一步探讨其机制。结果显示：本课题成功制备载阿霉素载氧相变氟碳纳米液滴，理化表征显示该纳米液滴粒径均匀，具有较高的载药率及载药量，且稳定性好。进一步以巨噬细胞吞噬载阿霉素载氧相变氟碳纳米液滴，荧光显微镜显示该纳米液滴可有效进入巨噬细胞中。Transwell趋化实验提示该体系可有效向肿瘤乏氧微环境趋化。进一步的体内动物实验中，可见在超声联合作用下，该体系可有效抑制荷瘤裸鼠肿瘤生长，同时对裸鼠体重无明显影响，实验裸鼠各组织切片HE染色亦证实该体系作用对各组织无明显毒副作用，验证了其安全性。最后，为进一步探讨超声联合载阿霉素载氧相变氟碳纳米液滴-巨噬细胞体系在抗肿瘤作用中的机制，本实验对各组瘤体切片进行组织学分析，证实该体系作用下可抑制肿瘤细胞增殖，促进肿瘤细胞凋亡，同时抑制肿瘤新生血管的生成。综上，本课题从体系理化表征、细胞体外模型、动物体内模型逐层验证了超声联合载阿霉素载氧相变氟碳液滴在改善肿瘤乏氧微环境及提高肿瘤效果中的安全性及有效性，并从机制研究中进一步证实该研究的应用前景，为下一步针对肿瘤乏氧微环境抗肿瘤治疗的深入研究提供了基础和保障。