研究背景常规单一的化疗或放疗通常由于不能区分肿瘤细胞和正常细胞而引起明显的副作用。因此,高效精准的肿瘤治疗方法仍是目前研究的热点。随着纳米技术的发展,科学家将纳米药物研究运用到肿瘤治疗中,旨在开发具有精准肿瘤靶向性,高效的负载效率的纳米药物。但是目前针对肿瘤的纳米药物研究存在许多亟待解决的难题:如何实现高效的药物负载?如何避免脱靶效应?以及如何开发具有多功能的联合治疗功能的纳米药物?如何实现诊疗一体化?基于此,本课题开发了仿生工程化多功能金纳米棒载体,该载体能实现同型靶向、无创追踪、化学治疗和光热治疗等多种功能,旨在为临床肿瘤治疗提供新的思路与方法。研究目的本课题旨在研究一种新的癌症治疗策略,使用红细胞膜与肿瘤细胞膜形成的复合细胞膜修饰负载化疗药物阿霉素（Doxorubicin,DOX）的介孔硅包裹的金纳米棒。这种复合膜修饰设计保留了细胞膜上的特定蛋白,使纳米颗粒具有源细胞的特性,能够逃避体内免疫细胞的捕获,延长药物在体内的循环时间,增加主动靶向肿瘤细胞的能力,提升药物负载率,金纳米棒的光声响应性使其在治疗肿瘤的过程中能通过光声成像对肿瘤治疗过程实时监测。光热治疗与化疗的联合能够增强肿瘤治疗效率,缩短治疗时间并最大程度减少化疗药物的副作用。研究方法1.通过检测粒径、电位、透射电镜、紫外分光光度、荧光分光光度、氮吸附对其进行形态与结构表征。2.通过考马斯亮蓝染色、Western-Blot、激光共聚焦显微镜研究HRMSGD表面膜蛋白成分与膜融合情况。3.通过808nm近红外激光刺激金纳米棒颗粒研究光照时间、功率强度等对金纳米棒颗粒的光热转换性能的影响。4.使用激光共聚焦显微镜、流式细胞术、透射电镜和细胞核染料（Hoechst 33342）研究Hela细胞对HRMSGD的摄入情况。用溶酶体绿色荧光染料（Lyso Tracker Green）研究HRMSGD逃逸溶酶体捕获的能力。5.通过光热成像、光声成像、荧光成像研究HRMSGD的多模成像功能。6.采用CCK-8、活死细胞双染实验以及构建小鼠移植瘤模型研究HRMSGD的体内外抗肿瘤作用。7.通过RNA-seq研究HRMSGD对体外肿瘤细胞的杀伤机制。研究结果1.动态光散射检测显示HRMSGD颗粒得流体动力学尺寸约148.9 nm;透射电镜结果显示该纳米颗粒形状呈椭圆形且分布均匀无聚集状态;紫外分光光度显示在850nm与500 nm处有强的紫外特征吸收峰;荧光分光光度显示该纳米颗粒在490nm处有明显的吸收峰;氮吸附分析表明该纳米颗粒具有良好的介孔结构。2.考马斯亮蓝染色与Western-blot结果表明HRMSGD保留了原细胞膜上的大部分蛋白,并且CLSM分析表明两种细胞膜融合。3.该HRMSGD的光热稳定性在5个循坏后维持不变;受到激光照射光照时间越长,上升的温度越高;浓度越高,温度上升越快;功率越大,温度上升速度越大最高温度可达60?C。4.细胞对HRMSGD的摄入具有时间和浓度依耐性,在DOX浓度为当量5μM,孵育时间为8h时细胞摄入达到饱和。对介孔硅金纳米的一系列修饰不影响DOX在细胞内的释放情况,与单纯DOX的摄入相差不大。5.体内分布分析表明,HRMSGD能够精准靶向肿瘤组织,并且长时间滞留在肿瘤部位。6.CCK8结果显示同等DOX剂量的HRMSGD组激光照射3min后对肿瘤细胞的抑制率达到85%;活死细胞染色结果显示HRMSGD组加激光照射3min后出现明显的PI红色荧光。接受激光照射的HRMSGD-L组小鼠的肿瘤明显受到抑制,表现出良好的抗肿瘤作用且基本无毒副作用。H&E染色结果显示接受HRMSGD-L治疗后的小鼠的主要脏器未见明显生理形态变化。Tunnel染色结果HRMSGD-L组大部分细胞呈现红色荧光,为死亡的肿瘤细胞。7.RNA-seq结果显示HRMSGD诱导细胞凋亡与多种调控细胞凋亡与乳糜微粒重塑的基因有关。研究结论本课题构建的仿生工程化的金纳米棒载体,能够实现DOX的靶向递送与精准有效释放,增强了化疗药物的治疗作用,降低其对机体的毒性。同时能进行高效率的光热治疗,发挥协同治疗作用,更进一步降低化疗药物的毒副作用,缩短治疗时间。整个递送体系集光热治疗与化疗以及多模成像功能于一体,为临床上针对肿瘤的诊疗一体化的研究提供了新的思路。