骨组织工程中生长因子的引入,可增加人工骨的生物活性。但临床使用的外源性生长因子在体内易被降解,且不恰当的剂量会造成异位成骨、血管畸形等问题。现阶段已有许多活性元素被证明可以发挥类似生长因子的功能,参与对骨组织修复过程的调控。同时由于活性离子在体内较为稳定,可以持续发挥其相关作用,成为骨修复领域的研究热点。 钒被证明是一种胰岛素类似物,在糖尿病治疗领域中获得广泛关注,同时五价钒的化学性质与磷极为相似,可以替代羟基磷灰石中的磷酸基团并稳定存在于骨组织中,具有较大的骨修复潜能。但现阶段对于钒在骨修复领域的研究仍极为匮乏。因此,研究钒对骨祖细胞行为的影响及其促成骨的效应及机制,对于骨修复材料的研究与临床应用具有非常重要的意义。 本研究以大鼠骨髓间充质干细胞(rBMSCs)为模型,系统探究钒对rBMSCs成骨分化的影响。通过水热法制备了钒掺杂介孔生物活性玻璃(V-MBG),考察钒掺入对MBG形貌、介孔结构以及组成成分的影响。随后在考察V-MBG离子溶出行为的基础上,以不同稀释倍数的V-MBG浸提液探究了 V-MBG的促成骨效应;最后对钒促进rBMSCs成骨分化的分子机制进行了初步探讨。本论文主要研究内容与结果如下: (1)五价钒单一离子对rBMSCs成骨分化的影响。以钒酸钠(Na3VO4)为钒源,配制含钒培养基。考察了不同浓度VO43-对rBMSCs细胞增殖、碱性磷酸酶(ALP)以及其它成骨相关蛋白表达的影响。结果表明,VO43-在1 d时无明显的细胞毒性,并在3d时表现出显著的促rBMSCs增殖效应。VO43-可促进ALP、COL-1及VEGF等成骨相关蛋白的分泌,表明VO43-良好的促成骨效应和促血管形成的潜力;但在实验周期内对OCN蛋白的分泌影响不明显。 (2)掺钒介孔生物活性玻璃的制备与表征。采用水热法合成了不同钒掺杂量的V-MBG,考察了钒在MBG中的存在形态及钒对MBG形貌、介孔结构以及组成成分的影响。结果表明,钒主要以五价钒的形式进入MBG的硅氧网络,部分钒生成CaV物种嵌入硅氧网络。钒掺入提高了 V-MBG中钙的含量,降低了硅含量。同时,钒掺入显著减小了 V-MBG的比表面积与介孔孔体积,这可能是钒掺入影响材料合成过程中P123胶束化以及降低了合成过程中的驱动力所致。 (3)不同稀释倍数V-MBG浸提液对rBMSCs成骨分化影响。结果表明,稀释倍数高于16倍时,稀释后V-MBG浸提液在3 d时明显促进了 rBMSCs的增殖。稀释后的1V-MBG浸提液在3 d时较相同稀释倍数下的MBG浸提液促进了 COL-1蛋白的分泌,并在7 d时显著促进了 ALP和OCN蛋白的分泌,表明稀释后的V-MBG浸提液具有良好的促rBMSCs成骨分化能力。 (4)钒离子及V-MBG浸提液对WNT/β-catenin信号通路相关基因表达的影响。采用含五价钒的培养基、稀释64倍的MBG浸提液和1V-MBG浸提液,初步验证了五价钒离子促进rBMSCs成骨分化的分子机制。结果表明,含五价钒培养基、稀释64倍的MBG浸提液和1V-MBG浸提液较对照组均明显促进了WNT/β-catenin信号通路相关基因(WNT 3a、β-catenin及AXIN)的表达,且1V-MBG浸提液较含五价钒培养基以及MBG浸提液表现出更明显的上调WNT/β-catenin信号通路相关基因表达。表明钒与MBG中的钙、硅和磷离子共同作用促进WNT/β-catenin成骨信号通路的表达。 综上所述,钒在MBG中主要以五价钒的形式进入硅氧网络,部分钒生成CaV物种嵌入硅氧网络,在生理环境中,掺入的钒可持续释放,与钙、硅和磷离子协同,通过WNT/β-catenin成骨信号通路促进rBMSCs增殖与成骨分化。...
抗生素残留的检测对保障生态环境安全和公众健康至关重要。在众多分析方法之中,荧光分析法因具备高灵敏度、操作简单和响应速度快等优点而被广泛应用。然而,大部分抗生素荧光传感体系存在光稳定性不足、水分散性差等问题,严重制约了其对目标物的检测灵敏度。因此,制备高灵敏度、高稳定性的抗生素荧光检测体系具有重要的现实意义。介孔二氧化硅SBA-15凭借其较大的比表面积和优异的化学稳定性,成为极具前景的光学传感基质材料。本研究分别以碳量子点（CDs）、镧系金属离子(Eu3+)、有机荧光分子(N-（1-萘基）乙二胺（NED）、1-（溴乙酰）芘（Py）和异硫氰酸荧光素酯（FITC）)以及类水滑石（HTlc）作为荧光信号单元,利用SBA-15作为固体保护基质,成功构建了三种具有高灵敏度和优异光稳定性的荧光传感体系,实现了对抗生素的单信号、双信号和三重信号痕量检测。具体研究内容如下: （1）为了实现抗生素检测体系的光稳定性和重复利用性,将CDs与SBA-15复合构建了纳米探针CDs@SBA-15,并将其应用于盐酸金霉素（CTC）的“turn-off”模式荧光检测和庆大霉素（GTM）的“turn-on”模式荧光检测。SBA-15作为保护基质有效改善了CDs的聚集诱导淬灭效应（ACQ）,其纳米限域效应显著提升了复合探针对GTM检测性能。荧光增强系数（Kec）为2.01×10～5,检出限（LOD）为29 n M。基于静电作用与光诱导电子转移（d-PET）机制协同作用,该复合探针实现了对CTC高灵敏检测,LOD低至113 n M,荧光淬灭常数（Ksv）为5.16×10～4。 （2）为提升检测灵敏度,优化检测模式,构建了含多反应位点的荧光纳米探针。基于双反应位点传感体系的设计要求,在SBA-15基质中引入了羧酸基团修饰的大环配体(1,4,7,10-四氮杂环十二烷-1,4,7,10-四乙酸（DOTA）)。通过接枝NED与镧系金属(Eu3+),制备了比率荧光探针NED-DASBA@Eu。利用NED的蓝色荧光（434 nm）与Eu3+的红色荧光信号（617 nm）之间的反向变化关系,在0–100μM浓度范围内实现了对盐酸土霉素（OTC）和盐酸四环素（TC）的比率检测,其对OTC和TC的LOD分别为0.029和0.066 n M。鉴于NED-DASBA@Eu在TCs检测中展现的优异光学性质及较高的灵敏度,构建了智能手机辅助的便携式纸基传感平台。此外,基于重氮化-偶联反应机制,在NO2–的介导下,构建了磺胺类抗生素（SAs）的定性与定量比色分析体系,其对磺胺甲噁唑（SMX）、磺胺甲噻二唑（SMT）、磺胺甲基嘧啶（SMR）和磺胺异噁唑（SIZ）的LOD分别为0.76、0.89、0.92和1.43 n M。此外,智能手机辅助的TCs便携式传感平台以及SAs的比色分析方法已成功应用于自来水、蜂蜜和湖水样品,进一步验证了所设计的传感系统在现场检测中的便利性。本项工作基于双反应位点的协同作用,建立了新型抗生素区分检测方法,为复杂基质中抗生素残留的鉴别提供了有效解决方案。 （3）为实现抗生素的痕量检测,扩大荧光颜色变化的范围,制备了三发射比率荧光探针。首先,利用Py对SBA-15进行改性修饰,得到具有蓝色荧光（384 nm）的PASBA。以PASBA为模板,具有红色荧光（617 nm）的Eu3+掺杂HTlc在PASBA孔道内外生长,并引入绿色荧光分子FITC（520 nm）构建了比率荧光探针HTlc:Eu@PASBA-F,用于TCs的灵敏检测。由于内滤效应（IFE）、d-PET机制和天线效应（AE）,该探针在TCs存在下表现出显著的三重荧光发射特性,其对OTC和TC的LOD分别为0.016和0.035 n M。此外,随着TCs的加入,传感体系的颜色由青色逐渐变为绿色、黄色、橙色,最后变为红色。利用该体系的多色变化特性,开发的便携式传感平台可满足现场监测需求。 ...
细菌耐药性问题现在影响深远,从而大大降低了当前抗生素的有效性,仅2019年因细菌抗药性引起死亡人数占全球总人数1/8,已成为全球第二大死因,造成了日益严重的全球挑战,对抗生素具有更明显耐药性的病原菌感染正在威胁全球公共卫生,并给全球医疗系统带来额外负担。与有机抗菌材料相比较,稀有金属离子由于具有广谱抗菌性、耐热性好、分散性好及抗药性小等优异性能而应用于各种生物材料和医疗器械中。Ce元素与Cu元素是常见的抗菌类金属材料,CeO2具有类酶特性,会产生ROS破坏细菌细胞壁,使细菌裂解死亡。Cu离子具有类芬顿特性,进入到细菌的细胞内,使得细菌的细胞壁发生破壁,细胞液外流,造成细菌的死亡。此外Cu离子还具有伤口修复的功能。我们水热还原法,一步制备出铈铜共掺杂的纳米抗菌材料材料,对金黄色葡萄球菌、大肠杆菌进行了指示性测试,分析表征探究机理,并进行生物伤口修复评估。与传统抗生素和抗微生物药物相比,Ce-Cu共掺杂材料的引入在抗菌方面具有突出优势,电子显微镜下观察到细菌边界破坏明显,细胞质流失严重。当材料浓度达到100μg/ml时,细菌与材料混合后吸光度从0.9降低到0.6,杀菌率达到90%,且在生物体中,伤口愈合较快,伤口愈合速度较未涂抹材料细菌感染程度降低87%,伤口面积减少4/5,菌类感染较少。我们合成的Cu-Ce共掺杂介孔纳米硅材料抗菌效果明显,将稀土元素与常见元素结合起来,稳定、高效性、广谱性好,为抗菌材料的发展提供了新的思路。 ...
光疗法是一种利用特定波长和强度的光线来治疗各种疾病的有效方法。然而,其治疗效果往往受到光在生物组织内穿透深度有限的限制。稀土基光转换纳米材料,如上转换纳米粒子和X射线荧光闪烁体,能将近红外光或X射线转化为紫外或可见光,适用于激活光疗。本研究采用双连续相微乳液法在稀土上转换（UCNPs）纳米粒子表面包覆大孔径介孔SiO2（DMSN,26.6nm）,并以此为载体接枝S-亚硝基硫醇（RSNO）,随后负载光敏剂二氢卟吩e6（Ce6）和过氧化铜纳米点,获得UCNPs@DMSN-SNO@CuO2-Ce6-PEG纳米复合物。体系以近红外光为外源性刺激源,以UCNPs为光转换器,在酸性肿瘤微环境中,纳米复合物释放Cu2+和过氧化氢并发起一系列的级联反应,通过类芬顿反应和Cu2+介导的RSNO分解实现高效的化学动力学治疗和一氧化氮（NO）释放。同时,消耗谷胱甘肽和缓解肿瘤乏氧。重要的是,活性氧和NO自发生成活性氮,通过触发自由基过氧化直接诱导DNA损伤,提高抗癌功效,体内肿瘤抑制率为88.4%。...
随着社会进步和人们生活水平的提高,生产安全、可靠、稳定和持久的抗菌材料成为科研领域的重要课题。稀土材料可通过改变细胞壁的通透性、与细胞膜发生作用,于细胞内有机大分子结合,破坏细胞结构、影响细胞增殖等多重方式,实现抗菌效果。本实验通过反向微乳法,采用聚多巴胺和硝酸铈为原料一步法合成了Ce掺杂的介孔多巴胺(PDA-Ce)。通过EDS Mapping测试定量分析了材料的掺杂量,SEM和TEM实验实现了对材料的微观形貌的表征。本材料具有较高的比表面积,能够有效的黏附在细菌表面,掺杂的氧化铈具有类酶的功能,通过在细菌内产生ROS机制达到理想的抗菌效果。通过抑菌圈、紫外吸收光谱和琼脂平板计数等方法,探究了材料的抗菌性能。结果显示,当材料浓度达到100微克/m L时,大肠杆菌的吸光度从0.82降低到0.46,杀菌率达到56.09%。本实验合成了一种具有高活性、易降解、热稳定性好,抗菌效果优异等特点的介孔多巴胺材料,本材料的设计为稀土化合物抗菌效应的研究提供了支撑,以促进对集中在新型的稀土配合物合成以及稀土复合物抗菌材料的开发与应用。...
应用
目的 利用介孔生物活性玻璃纳米颗粒(mesoporous bioactive glass nanoparticles,MBGN)修饰聚己内酯(poly-caprolactone,PCL)静电纺丝纳米纤维三维支架,探究MBGN的加入对支架形貌、理化性质、矿化能力、体外抑炎及促成骨性能的影响,为炎性微环境下骨缺损的再生修复提供新的治疗策略。 方法 通过静电纺丝制备PCL膜;溶胶-凝胶法制备MBGN。经历分散、均质化、明胶热自组装、羧甲基壳聚糖(carboxymethyl chitosan,CMCS)表面修饰等步骤,制备获得MBGN修饰的PCL纳米纤维3D支架PCL@MBGN。通过扫描电镜、能谱仪分析PCL膜、MBGN和PCL@MBGN的形貌和化学组分;热重分析研究PCL@MBGN中无机、有机成分的比例;傅里叶变换红外光谱研究支架的化学结构;电感耦合等离子体-质谱法研究离子释放能力。将支架在模拟体液中浸泡28天检测表面羟基磷灰石形成能力。CCK-8(cell counting kit-8)法和Live/dead染色法检测MBGN添加量对支架的细胞毒性影响。流式细胞术检测M1、M2型巨噬细胞表面标记分子表达水平,并使用实时荧光定量聚合酶链反应(quantitative real-time polymerase chain reaction,q RT-PCR)检测炎性相关细胞因子的转录水平。使用支架浸提液刺激人骨髓间充质干细胞(human bone marrow mesenchymal stem cells,hBMSCs),进行碱性磷酸酶(alkaline phosphatase,ALP)和茜素红(alizarin red S,ARS)染色,q RT-PCR检测成骨相关基因的转录水平,评估支架对hBMSCs成骨向分化及矿化的影响。 结果 本研究成功制备超轻多孔且具有3D结构的PCL@MBGN支架,依据MBGN相对CMCS的质量比,命名为PCL@0MBGN、PCL@100MBGN、PCL@150MBGN及PCL@200MBGN。提高MBGN含量,支架表面球状颗粒增加,亲水性改善,但其多孔结构没有受到显著影响。热重分析表明支架中MBGN含量可以通过调控其初始添加量控制。MBGN修饰使支架可持续释放Ca离子和Si离子,提高其体外矿化能力。除PCL@200MBGN外,其它三种PCL@MBGN在体外对hBMSCs及RAW264.7无细胞毒性且促进细胞增殖。将支架浸提液与脂多糖诱导的RAW264.7共培养,促炎M1型巨噬细胞比例减少,抑炎M2型巨噬细胞比例增加。支架中MBGN含量越高,M1型占比越低,M2型占比越高。PCL@MBGN还能抑制肿瘤坏死因子-α、白细胞介素1β、诱导型一氧化氮合酶等促炎因子基因转录,MBGN添加量越高对抑炎细胞因子白细胞介素4的转录促进作用越强,证明支架发挥了体外抑炎作用。ALP和ARS染色和定量结果表明,PCL@MBGN可促进hBMSCs的ALP分泌和矿化结节形成,q RT-PCR结果证明,MBGN含量越高对hBMSCs成骨分化相关基因ALP、Runt相关转录因子2、骨钙素的转录水平上调作用越明显,证明了PCL@MBGN的体外促成骨作用。 结论 具有3D结构的纳米纤维支架PCL@MBGN在体外可显著促进hBMSCs的成骨分化,且具有抑炎作用,但无细胞毒性,表明PCL@MBGN在骨缺损修复,特别是炎症环境下的骨缺损(如牙周炎导致的牙槽骨缺损)修复中具有良好的应用前景。 ...
癌症对人类生命健康造成巨大威胁,现代材料科学和纳米生物技术的发展为癌症治疗提供了新思路。近年来,化学动力学治疗（Chemodynamic Therapy,CDT）由于具有高选择性以及响应内源性刺激激活的优势,在治疗癌症方面受到广泛关注。本文针对CDT效率低的问题,构建了响应肿瘤微环境的铜负载介孔二氧化硅基纳米递送系统,通过增强铜介导的CDT疗效并联合不同抗肿瘤机制协同治疗肿瘤。具体研究内容及结论如下: （1）通过溶胶-凝胶法成功合成了介孔二氧化硅纳米粒（Mesoporous Silica Nanoparticle,MSN）,并利用静电吸附作用制备了一种共递送Cu2+和阿霉素（Doxorubicin,DOX）的纳米系统(MSN-Cu2+-DOX)以实现化学和化学动力协同治疗肿瘤。该纳米系统呈球形颗粒,平均粒径约为110 nm,其中Cu2+和DOX的负载率分别为8.79%和19.70%。在肿瘤酸性微环境中,Cu2+和DOX解离释放出Cu2+和DOX。其中,Cu2+能够直接通过类芬顿反应将内源性H2O2转化为剧毒羟基自由基（·OH）用于CDT。此外,Cu2+还能够消耗肿瘤细胞内的还原性谷胱甘肽（Glutathione,GSH）并生成催化活性高的Cu+,增强CDT。DOX用作化疗的同时还可以提高肿瘤细胞中H2O2含量,进一步增强CDT。体内外抗肿瘤研究结果表明,MSN-Cu2+-DOX具有显著的抗肿瘤效果,对4T1荷瘤小鼠的肿瘤生长抑制率为93.05%。 （2）通过在MSN内部原位氧化生成Cu O2、外部包覆TA-Cu2+络合层成功制备了一种智能铜纳米平台(Cu O2-MSN@TA-Cu2+),以实现自增强CDT和铜死亡协同治疗肿瘤。该纳米平台具有明显的“核壳”结构,平均粒径约为120 nm,铜的总负载率为19.51%,其中10.81%以内部Cu O2的形式存在,8.70%以外层TA-Cu2+的形式存在。在肿瘤酸性微环境中,外层TA-Cu2+分解释放Cu2+,内部Cu O2释放Cu2+和H2O2。其中,Cu2+不仅可以通过类芬顿反应将H2O2直接转化为·OH用于CDT,还能够消耗肿瘤细胞内GSH并生成Cu+,以诱导有效的铜死亡和增强CDT。体内外抗肿瘤研究结果表明,Cu O2-MSN@TA-Cu2+对癌细胞具有显著的细胞毒性,肿瘤生长抑制率可达93.42%。...
癌症导致的死亡人数连年上涨,传统的癌症治疗方式效果欠佳,纳米药物递送系统的出现有效提高药物装载能力和靶向能力,克服了传统治疗的局限性。介孔二氧化硅纳米粒因具有高比表面积和孔容、生物相容性好被广泛应用于药物靶向递送。化学动力学疗法（Chemodynamic therapy,CDT）前景广阔,但是碍于肿瘤微环境谷胱甘肽（Glutathione,GSH）过表达和H2O2含量不足,单独使用CDT效果甚微。通过消耗GSH和提高H2O2含量,并协同其他治疗手段能够达到优异的抗肿瘤效果。因此,本文以四硫键桥连介孔二氧化硅纳米颗粒（S4MSN）为载体,负载化疗药物和芬顿试剂用于三重增强CDT并联合化疗和H2S治疗肿瘤。本文的主要研究内容和结论如下: （1）S4MSN@DOX-Fe2+的制备和相关性能表征。首先采用溶胶-凝胶法和萃取法成功合成了S4MSN。S4MSN具有均匀的球形形貌,粒径为30 nm,比表面积为202 m2/g、总孔体积为0.71 cm3/g,介孔尺寸为2.1 nm。随后,通过静电吸附作用将阿霉素（Doxorubicin,DOX）和芬顿试剂Fe2+共同载入S4MSN制备S4MSN@DOX-Fe2+,DOX和Fe2+的负载率分别为12.8和10.6%。S4MSN@DOX-Fe2+具有良好的GSH消耗能力,消耗量为2.2×10-5 mol/g。GSH的消耗触发纳米颗粒降解并伴随DOX和Fe2+的释放和H2S的生成。当置于含有10 mM GSH的p H 5.0 PBS中72 h后,颗粒基本完全降解,DOX和Fe2+的累计释放量达到58和27%,H2S的生成浓度约为470μM,释放的Fe2+催化芬顿反应产生·OH。 （2）S4MSN@DOX-Fe2+在细胞内和体内的相关性能检测。S4MSN@DOX-Fe2+表现出时间依赖的摄取行为,48 h的GSH消耗率为50%。通过荧光探针分别检测到细胞内的活性氧、·OH和H2S。通过MTT法检测其对4T1细胞治疗48 h的IC50值为17μg/mL。体内成像显示S4MSN@DOX-Fe2+主要富集在肿瘤和肝肾器官。体内抗肿瘤治疗表明S4MSN@DOX-Fe2+具有优异的肿瘤治疗效果而对正常组织细胞无明显毒副作用,静脉注射4T1荷瘤小鼠治疗十天后的肿瘤抑制率达到85.36%。血常规和溶血实验证明其具有良好的生物相容性和安全性。...
随着生物医学的发展,细胞治疗技术在临床上的应用变得越来越广泛。细胞的有效冷冻保存是细胞治疗供应链中细胞保持活力和功能的关键,然而传统冷冻保护剂二甲基亚砜（DMSO）的毒性限制了细胞治疗产品冻存技术的应用。近年来,科学家研究将非渗透性冷冻保护剂海藻糖递送进细胞内,以实现无DMSO条件下细胞治疗产品的有效冻存。然而目前递送海藻糖的载体局限于聚合物纳米颗粒,存在制备复杂、物化特性难以调控、难以大批量制备等问题,阻碍了细胞治疗及冻存技术的发展。 针对上述问题,本文探究了将制备简便、物化特性可控的介孔二氧化硅（MSN）作为海藻糖递送载体的可行性。首先,通过溶胶凝胶法和双相合成法制备了不同粒径和不同孔径的介孔二氧化硅;其次,通过共缩合法和后修饰法在MSN表面上修饰不同的官能团,并通过透射电镜、动态光散射、傅里叶变换红外光谱、热重分析等方式表征修饰后MSN的物化性质;最后,将不同粒径、不同孔径和不同表面官能团修饰的介孔二氧化硅用于装载海藻糖,使用热重分析仪表征MSN的海藻糖装载量,使用透析法表征不同表面官能团修饰MSN的海藻糖释放效率,建立介孔二氧化硅的物化特性与其递送海藻糖能力之间的构效关系。 基于溶胶凝胶法探究了实验参数对MSN粒径的影响,实验结果表明,pH是影响介孔二氧化硅粒径的关键因素。在两种pH条件下,通过优化实验条件成功制备了形貌呈规整球形、粒径分布均匀的粒径分别为100和200 nm的MSN（分别记为MSN100和MSN200）,孔径为3 nm;利用双相合成法制备了大孔径树枝状介孔二氧化硅,形貌呈规整球形,粒径约为200 nm,孔径为7 nm。利用共缩合法制备了氨基修饰的介孔二氧化硅（MSN100@NH2）,以及后修饰法制备了羧基（MSN100@COOH）和聚乙二醇修饰（MSN100@PEG）的介孔二氧化硅,水力学粒径均在130～140 nm,粒径分布均匀,在去离子水中的电位分别为+32 mV、-27 mV和-21 mV。将不同物化特性的介孔二氧化硅用于装载海藻糖,结果表明,同等孔径条件下,小粒径的MSN100的海藻糖装载量（3.1%±0.7%）显著高于大粒径MSN200;同等粒径条件下,大孔径的DMSN的海藻糖装载量（4.7%±0.7%）显著高于小孔径MSN200;MSN100@COOH的海藻糖装载量（0.9%±0.7%）显著低于MSN100,MSN100@NH2的海藻糖装载量（4.9%±0.4%）和MSN100@PEG的海藻糖装载量（13.1%±1.2%）显著高于MSN100,可能是由于单位面积的氨基和聚乙二醇为海藻糖提供了更多的吸附位点;并且氨基和聚乙二醇修饰的介孔二氧化硅在最初的3 h内可快速释放海藻糖,累计释放率分别为80%和24%。本研究表明,实验制备的MSN100@NH2和MSN100@PEG具有更高的海藻糖装载量和更快的释放效率。制备简便、物化特性可控的介孔二氧化硅具有作为海藻糖纳米递送载体的潜力,有望突破目前海藻糖纳米载体局限于聚合物纳米颗粒的限制,为细胞治疗产品的高效冻存提供了实验基础,对推动细胞治疗市场的发展有重要意义。 ...
癌症作为全球主要的死亡原因之一,尽管医学科学和技术取得显著进展,其治疗方法仍然受限。作为肿瘤免疫治疗领域的一个重要分支,癌症疫苗（Cancer vaccine）代表了一种主动免疫疗法,通过激活人体自身免疫系统来阻止癌症发展或杀灭现有的肿瘤。目前癌症疫苗研究主要聚焦于树突状（Dendritic cell,DCs）细胞,但受限于肿瘤相关抗原（TAAs）的不明确性和递送效率底下,其抗肿瘤效果主要依靠CD8+T细胞。因此,需要开发一种新型癌症疫苗,该疫苗不依赖于已知的肿瘤相关抗原、能够调动多种免疫细胞参与、实现广谱的抗癌效果。 恒定不变自然杀伤T（Invariant natural killer T cells,iNKT）细胞作为连接先天和获得性免疫的关键桥梁,能够激活包括DCs、NK和T细胞在内的下游免疫细胞,产生持久而强大的免疫反应,因此被视为一种潜在的癌症疫苗目标。此疗法面对最大的挑战是多次静脉注射游离αGC会导致iNKT细胞无能,注射CD1d/αGC复合物会缓解iNKT细胞无能现象,但其在复杂的生理环境中易被破坏,降低其功效。 基于以上背景,通过油水两相体系合成了具有高比表面积、大孔径和良好稳定性的树枝状介孔二氧化硅（DMSN）。这些特性使得DMSN成为保护蛋白质、多肽等易于降解药物的理想载体。进一步地,对DMSN表面进行了巯基（SH）修饰,得到的D-SH在生理环境中显示出更高的稳定性,并能够进一步接枝聚乙二醇（PEG）,以增强其在体内的循环时间。采用探头超声技术,我们成功将CD1d/αGC大分子蛋白复合物高效地负载进D-SH的孔道内,不仅实现了高达93±5%的包封率,还保证了这些蛋白复合物在体内免于被过早清除。 在小鼠肝脏中D-SH&CD1d/αGC纳米疫苗一次给药后显著激活了iNKT细胞（35.9%）,是对照组（8.99%）的3.9倍,是αGC一次给药（22.65%）的1.5倍,是CD1d/αGC一次给药（24.8%）的1.4倍;连续给药三次后,D-SH&CD1d/αGC纳米疫苗维持了较高的iNKT细胞激活水平,减缓了iNKT细胞无能现象。此外,该纳米疫苗能够激活强大的免疫级联反应,协同杀伤肿瘤细胞,并调节免疫抑制的肿瘤微环境。特别是在肿瘤微环境中,NK细胞和CD8+T细胞的比例显著增加,而MDSC细胞比例大幅下降。这项靶向iNKT细胞的介孔二氧化硅纳米疫苗的研究为肿瘤免疫治疗提供了新的思路和策略。 ...
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