【目的】口腔鳞状细胞癌(oral squamous cell carcinoSCH727965浓度ma,OSCC)是世界范围内排名第六位的常见恶性肿瘤,由于治疗手段有限,预后较差,严重威胁人类生命。为了能有效改善常规治疗手段的缺陷,提供一种新的口腔癌治疗策略,本研究选择具有高效催化性能的钛酸铋钠(BNT)压电催化材料,基于材料在超声(US)辐照下能产生大量活性氧簇(ROS)的特性,以BNT材料为基础,构建具有主动靶向肿瘤且通过压电催化作用杀伤肿瘤细胞的BNT-c RGD纳米平台,评估其抗肿瘤的有效性;为了进一步增强抗肿瘤效果,构建了以ROS响应的载药BNT纳米平台BNT-TK-DOX,该纳米平台在超声的刺激下产生ROS杀伤肿瘤细胞,同时,过量的ROS使硫缩酮键(TK)断裂,释放阿霉素(DOX)发挥化疗的作用,通过压电催化及化疗双重作用杀伤肿瘤细胞,显著提升抗肿瘤效果;为了更好的进行口腔癌的诊断和治疗,运用CT和光声(PA)成像的特性,构建了诊疗一体化BNT-Mo S_2纳米平台,在BNT材料表面接枝了具有优异光热性能的Mo S_2纳米点,该平台不仅可以通过CT显影和光声(PA)成像诊断肿瘤,还可以在超声的刺激下发挥压电催化作用产生大量ROS,杀伤肿瘤细胞,同时在808nm激光的辐照下,该平台将能量转化为热能,使局部温度升高,通过光热治疗(PTT)肿瘤,实现既有诊断作用,又有优异抗肿瘤效果的复合纳米平台的构建及应用;最后通过生物信息学的方法对超声辐照下BNT压电催化作用杀伤口腔鳞癌细胞的机制进行探讨,为后续研究奠定基础。【方法】1.运用水热法合成BNT纳米材料,并通过共价结合将c RGD环肽接枝到BNT表面,材料学检测手段对BNT-c RGD纳米颗粒的形状、粒径、电位等一般表征进行检测,体外、体内实验评估BNT-c RGD纳米颗粒治疗口腔鳞癌的效果。2.将BNT纳米材料进行聚乙二醇(PEG)表面改性后,通过酯化反应将-COOH-TK-PEG-DOX接枝到BNT表面,运用材料学检测方法对BNT-TK-DOX纳米颗粒进行表征检测,体外、体内实验评估BNT-TK-DOX纳米颗粒在US辐照下治疗口腔鳞癌的效果。3.通过水热法合成BNT纳米材料,在材料表面进行巯基(-SH)修饰,并通过二硫键将Mo S_2纳米点共价结合到BNT表面,通过材料学检测手段评估BNT-Mo S_2纳米颗粒的一般表征,体外、体内实验评估BNT-Mo S_2纳米颗粒治疗口腔鳞癌的效果。4.对显著差异蛋白进行生物过程、细胞组分、分子功能、机制通路、亚细胞定位、蛋白结构域富集分析,筛选关键蛋白并进行生物MRTX849 IC50信息学分析及实验验证。【结果】1.合成了BNT-c RGD纳米颗粒,体外细胞摄取实验及体内小动物活体成像实验证实了BNT-c RGD纳米颗粒主动靶向肿瘤的特性;体外细胞毒性实验、溶血实验,体内组织器官H&E染色,血常规及生化常规实验验证了BNT-c RGD纳米颗粒的生物安全性;体外CCK-8、活死细胞染色及体内口腔鳞癌荷瘤裸鼠模型的抗肿瘤治疗说明了BNT-c RGD纳米颗粒在超声作用下具有杀死肿瘤的效果。2.合成了BNT-TK-DOX纳米颗粒,体外细胞摄取实验证实了BNT-TK-DOX纳米颗粒ROS响应释放药物的特性;体外细胞毒性实验、活死细胞染色及体内实验验证了BNT-TK-DOX的生物安全性及体外抗肿瘤效果。3.合成了BNT-Mo S_2纳米颗粒;通过热成像仪验证材料的光热性能,体外细胞毒性实验验证BNT-Mo S_2生物安全性,活死细胞染色、细胞凋亡流式细胞仪检测评估BNT-Mo S_2体外抗肿瘤的效果;体内实验通过口腔癌裸鼠皮下荷瘤模型验证了BNT-Mo S_2纳米颗粒的CT显影、PA成像功能,并证实了BNT-Mo S_2纳米颗粒的生物安全性及良好的抗肿瘤效果。4.生物信息学分析差异蛋白,显示同对照组相比,与Ca~(2+)结合、转运相关蛋白在US辐照组显著高表达(P<0.05),同时,线粒体呼吸链复合物相关蛋白在US组也呈高表达(P<0.05),通过体外实验对比了两株人口腔鳞癌细胞在US辐照下Ca~(2+)浓度、线粒体膜电位变化,结果显示与对照组相比,BNT+US组细胞内Ca~(2+)浓度升高(P<0.001)、线粒体膜电位降低(P<0.001),结果具有统计学意义。【结论】1.BNT-c RGD纳米平台具有主动靶向口腔鳞癌细胞的作用,并在US辐照下,发挥压电催化作用产生大量ROS杀死肿瘤细胞,该纳米平台有良好的生物相容性、抗肿瘤效果,BNT-c RGD纳米平台的成功构建为压电催化结合主动靶向治疗肿瘤提供了一种策略。2.BNT-TK-DOX是以ROS为响应的,具有压电催化性能及化疗作用的复合型纳米平台,在US辐照下发挥压电催化作用产生大量ROS杀死肿瘤细胞,同时随着ROS的增加,具有ROS响应性的硫缩酮键(TK)断裂,释放了阿霉素(DOX),发挥化疗的作用,该纳米平台有良好的生物相容性及抗肿瘤的效果,BNT-TK-DOX纳米平台的成功构建为ROS响应的具有压电催化结合化疗的复合治疗肿瘤提供了参考。3.BNT-Mo S_2是一种具有诊疗一体化的复合型纳米平台,complimentary medicineBNT-Mo S_2具有CT显影、PA成像的功能,同时在超声和激光的辐照下发挥压电催化及光热特性,产生大量ROS,升高细胞内温度,以此杀伤肿瘤细胞,BNT-Mo S_2为构建包含诊断作用且通过压电催化结合光热治疗肿瘤的纳米平台提供了一种新的思路。4.BNT纳米颗粒介导的压电催化作用可能与US辐照下使细胞内ROS含量升高,从而引起细胞内Ca~(2+)过载,导致线粒体膜电位发生变化引起细胞死亡有关。