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饥饿疗法被认为是“绿色”且副作用小的新兴疗法,其通过阻断肿瘤营养和能量供应的方式来抑制肿瘤的生长,相对于其它疗法具有许多优势,但在肿瘤的治疗中仍存在许多挑战。首先,饥饿疗法阻碍肿瘤营养和能量的供应,易引起转移;第二,小尺寸的纳米载体很容易通过淋巴引流和外渗从间隙中清除,这导致纳米载体在肿瘤中保留时间短。较大尺寸的纳米粒子被限制于肿瘤组织外围,使药物无法到达有效的作用部位,极大地降低了饥饿治疗的效果;第三,药物激活的效率受到跨细胞膜和从内体逃逸障碍的限制。这些局限性严重限制了饥饿疗法的发展与应用。为了解决药物跨细胞膜和从内体逃逸的限制及满足其在循环、浸润和积累过程中的不同需求,本课题设计了原位变形“巨人”纳米体系GOx@ZIF-OVA。该纳米体系中,选用葡萄糖氧化酶(GOx)为治疗药物,GOx无论在细胞内还是细胞外都可以消耗葡萄糖,产生毒性过氧化氢(H2O2),避免了药物跨细胞膜和从内体逃逸的限制,而且,既使在肿瘤组织的外围,肿瘤细胞也可以被一层又一层地杀死。沸石咪唑酯骨架-8(ZIF-8)作为载体,可以有效地保护GOx的催化活性。表面修饰的卵清蛋白(OVA)使GOx@ZIF-OVA在酸性环境中能够自发地自组装成大聚集体“巨人”,不仅满足其在循环、浸润和积累过程中的不同需求,还能抑制转移,从而显著增强癌症的治疗效果。本课题从以下三个部分进行研究。(1)原位变形“巨人”纳米体系的制备与表征首先采用温和的“一锅仿生矿化法”合成GOx@ZIF纳米粒;然后通过物理方法将OVA涂覆在GOx@ZIF表面得到GOx@ZIF-OVA纳米体系。通过傅立叶变换红外光谱(FT-IR)对纳米体系进行结构表征;利用透射电子显微镜(TEM)与纳米粒度分析仪考察体系的粒径电位、形态特征和稳定性。结果显示:GOx@ZIF-OVA纳米体系在pH 7.4时,粒径为142.2±9.1 nm,电位为-20.1±2.12 mV,具有较强的分散性与稳定性;在pH值为5.0时,GOx@ZIF-OVA纳米体系可自发组装成“巨人”,粒径达到5779.4±598.3 nm,可以增加该体系在肿瘤部位的积累和保留时间。(2)原位变形“巨人”纳米体系体外抗肿瘤活性的研究以鼠源乳腺癌4T1细胞为考察对象,研究GOx@ZIF-OVA的体外抗肿瘤能力。通过MTT法考察GOx@ZIF-OVA对4T1乳腺癌细胞增殖作用的影响;利用荧光显微镜考察H2O2产生情况;采用荧光显微镜测试细胞的摄取情况;利用划痕实验考察GOx@ZIF-OVA对4T1乳腺癌细胞转移抑制的效果;通过构建模拟肿瘤细胞球,验证纳米粒子在细胞内外抑制肿瘤细胞生长的能力。结果显示:与其它组相比GOx@ZIF-OVA组细胞摄取能力强,能够产生大量的H2O2,并可以抑制肿瘤细胞转移,有效地抑制肿瘤细胞的生长。此外,3D肿瘤球实验表明,GOx@ZIF-OVA纳米粒子无论在细胞内还是细胞外均可一层又一层地杀死肿瘤细胞,不受跨细胞膜及肿瘤组织深度渗透的限制。(3)原位变形“巨人”纳米体系体内分布、抗肿瘤活性及抗转移的研究构建荷瘤BALB/c小白鼠模型,利用活体成像荧光成像仪观察递送系统在小鼠体内的分布及蓄积情况;通过小白鼠肿瘤体积、体重、血糖的变化以及H&E染色病理组织切片来分析纳米体系抗肿瘤效果及毒副作用;通过免疫荧光实验考察荷瘤小鼠肿瘤组织中CD3+CD8+T细胞的分布情况;通过考察肺组织病理切片来测定GOx@ZIF-OVA的转移抑制效果。实验结果表明:体内荧光实验显示,GOx@ZIF-OVA组在肿瘤中48h时荧光较强,显著地增加了制剂在肿瘤部位的蓄积。体内抑瘤实验显示,GOx@ZIF-OVA组明显地提高了对肿瘤的抑制作用,并且副作用小安全性高。免疫荧光实验和H&E染色实验显示,GOx@ZIF-OVA组可以激活体内免疫应答,增强体内防御能力,高效地抑制肺转移。本课题成功构建了 pH刺激响应型可变形“巨人”的纳米体系,用于特定于肿瘤的自组装和协同癌症治疗。GOx@ZIF-OVA具有低溶血作用和高的生物相容性。不仅可以响应pH原位自组装成大聚集体“巨人”,满足其循环、浸润和积累的需求,而且还增加T细胞的浸润并触发有效的抗肿瘤免疫反应,抑制转移。更重要的是,体外和体内研究表明,GOx@ZIF-OVA还可以显著抑制肿瘤地生长,而没有跨细胞膜和从内体逃逸的限制。