摘要随着社会的发展,癌症已对人类正常的生活造成严重的威胁,人们针对肿瘤微环境(TME)的特点,如乏氧、弱酸性、谷胱甘肽(GSH)和过氧化氢(H2O2)的过表达等,结合纳米技术的发展,开展了光热治疗(PTT)、活性氧物种(ROS)催化反应等多种治疗方法的研究与探索。其中,PTT是一种对正常组织损害最小的治疗方式,然而,在对肿瘤进行光热局部消融时,光热剂(PTAs)的光热转换效率小等不足限制了PTAs的应用。同时,对于化学动力学治疗(CDT)来说,具有类酶活性的纳米材料在TME的H2O2过表达条件下,能够催化产生可以抑制或杀死癌细胞的ROS。于是将光响应的光热治疗、光动力治疗(PDT)以及TME响应的化学动力学治疗相结合的手段具有高效治疗癌症的潜力。而且温度升高不仅影响细胞的凋亡,还对ROS的生成起到了促进的作用,从而实现多种治疗手段的协同。<br> 纳米材料在多模式联合治疗领域取得了一系列进展,其中尖晶石氧化物逐渐引起人们的关注。尖晶石氧化物具有催化活性位点多样、电子结构可调谐、阳离子丰富和四面体以及八面体结构的可畸变等优点,可作为多种疗法相结合的纳米诊疗剂。SnFe2O4作为新型的PTAs和类酶催化剂,具有合适的能带结构和(Sn2+/Sn4+和Fe2+/Fe3+)的氧化还原电子对,但光生电子-空穴对易发生重组,限制了光热性能和催化效率。在贵金属系列中,Pt因为具有典型的药物作用和良好的生物类酶功能,在肿瘤治疗领域得到了广泛的应用,然而存在功能单一的问题。因此可以构建复合纳米材料,在两相或两相以上的相互作用下调制电子结构,该策略在提高光热转换效率和类酶样的催化活性上起到了积极的作用,可以通过调控两相的相互作用来改变电子、自旋、晶格或轨道等因素,进而抑制光生电子-空穴复合、加快电荷有效转移来促进光热温度升高、光热增强芬顿反应从而促进ROS的产生。<br> 本论文以SnFe2O4(SFO)为研究对象,通过负载不同含量的Pt来调控Pt/SnFe2O4两相之间的相互作用,筛选最佳光热和催化性能的Pt/SFO-2样品去进行体外和体内抗癌性能的评估。首先,我们通过溶剂热法制备SFO,随后采用还原法负载不同含量的Pt,通过Pt与SFO的相互作用使整体的能带结构发生变化,带隙减小导致近红外吸收红移/光热增强。其次通过Pt的局部配位环境中Pt-M(Sn/Fe)键缩短,影响了(Sn2+/Sn4+和Fe2+/Fe3+)的电子结构,电子从Pt流向SFO的过程引起GSH、H2O2的消耗,H2O2的消耗又伴随着ROS的生成。在最适的Pt负载量条件下,Pt/SFO-2的光热转换效率达到37.6%。在808nm的激光照射下,ROS的生成量增强了5倍,对?OH的催化效率是原来的1.45倍。<br> 本论文以Pt/SnFe2O4复合材料为例,探究了贵金属单质与尖晶石氧化物之间的电子转移过程对材料光热转换效率与ROS催化水平的影响。体外实验的评估结果显示,材料在细胞层面毒性损伤较小,光热效果显著,催化治疗效果可观,进一步的体内抗癌结果说明材料对肿瘤的生长起到了抑制作用。体外和体内生物实验说明了贵金属单质与尖晶石氧化物作为一种多功能材料在实现多模式联合治疗方面具有广阔的发展前景,该项研究为设计和合成新的光热剂或催化剂提供了思路。
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