研究背景光动力疗法(Photodynamic therapy,PDT)展现出对抗乳腺癌的新兴潜力,其中纳米级金属有机框架(Metalorganic frameworks,MOFs)由于其独特的结构在发挥高效PDT治疗肿瘤方面引起了生物医学领域的广泛关注。尽管如此,肿瘤微环境的复杂性仍给MOFs的光动力治疗带来极大挑战。很难开发出一种集肿瘤微环境重塑,高效PDT和协同治疗于一体的精确共递送系统。本研究基于PCN-224卟啉MOFs材料与Mn3O4金属纳米酶开发了具有驱动产氧和耗竭谷胱甘肽以重塑肿瘤微环境并联合化学动力学疗法(Mirdametinib细胞培养Chemodynamic therapy,CDT)增强PDT效果的协同治疗体系,即PCN-224@Mn3O4@HA(PMH)纳米探针。该复合纳米探针可用作“活性氧激活剂”有效抑制肿瘤生长,并同时发挥其荧光和磁共振双模态成像能力,有望为乳腺癌个体化精准治疗提供新思路。研究目的设计与制备PCN-224@Mn3O4@HA(PMH)纳米探针,并在溶液层面、细胞层面以及在体层面观察与验证其对乳腺癌的协同治疗效果。研究方法通过自Immune biomarkers组装和水热法合成PMH纳米探针。通过透射/扫描电镜、粉末X射线衍射、及紫外一可见吸收光谱仪、动态光散射及X射线光电子能谱分析等仪器对PMH纳米探针进行表征。在溶液层面,通过溶解氧仪器、谷胱甘肽试剂盒与亚甲蓝等验证纳米探针的催化性能与活性氧生成能力。在细胞层面,通过MTT法评估纳米探针的细胞毒性和PDT/CDT效果。通过共聚焦显微镜和流式细胞术评估纳米探针的细胞摄取及其诱导乳腺癌细胞产氧、消耗谷胱甘肽、产生活性氧、导致细胞脂质过氧化以及诱导细胞坏死和凋亡的能力。在活体层面,通过构建乳腺癌小鼠模型,评估纳米探针的双模态成像能力以及体内协同治疗效果。研究结果本研究成功构建PMH纳米探针,电镜下粒径约200nm,为均一的多边形形貌,由碳、氮、氧、锰和锆五种元素组成,分散性良好。溶液层面实验结果:纳米探针具有类过氧化氢酶活性,能高效率催化过氧化氢产生氧气;纳米探针具有类谷胱甘肽过氧化物酶活性,能消耗谷胱甘肽;纳米探针经谷胱甘肽还原释放Mn2+,进而诱发类芬顿反应产生羟基自由基;纳米探针在光照条件下高效率将氧气转换Bucladesine配制成单线态氧,在乏氧条件下优于单一 PCN-224的光动力效果。细胞层面实验结果:MTT细胞毒性试验表明PMH纳米探针对正常细胞无生物毒性,具有良好生物相容性,而且纳米探针对乳腺癌细胞表现出优异的PDT/CDT联合治疗效果;共聚焦显微镜和流式细胞术分析表明纳米探针被肿瘤细胞有效摄取,并能够缓解细胞缺氧,消耗细胞内谷胱甘肽,高效产生活性氧,诱导脂质过氧化,导致细胞坏死和凋亡。活体实验结果:小动物荧光成像显示纳米探针在乳腺癌小鼠的肿瘤部位聚集,12小时达高峰;磁共振T1加权信号与PMH纳米探针的浓度呈线性关系,小鼠注射纳米探针后肿瘤部位T1信号增强;活体治疗结果显示纳米探针对乳腺癌小鼠表现出优异的光动力和化学动力协同治疗效果,下调了缺氧诱导因子-1α的表达,治疗过程中对重要脏器没有明显毒性。研究结论设计开发的PMH纳米诊疗系统,通过光控活性氧形成和多模态成像能力,可以通过PDT结合CDT抑制肿瘤增殖,重塑肿瘤微环境,有望为乳腺癌提供新型诊疗策略。