本技术涉及一种碳酸钴纳米棒及其制备方法和应用。该碳酸钴纳米棒通过脂质体两步修饰技术进行表面处理,首先使用DOPA进行修饰,随后采用DPPC、胆固醇和DSPE-PEG进行进一步修饰。
背景技术
相较于正常组织的细胞内外pH都呈碱性(pHe 7.4,pHi 7.2),肿瘤细胞仅胞内pH是碱性(pHi 7.1-7.8),胞外pH呈弱酸性(pHe 6.4-7.1)的特征。该弱酸性肿瘤微环境的形成与局部缺氧状况紧密相连,但其根本原因在于肿瘤细胞旺盛的糖酵解活动。糖酵解过程中产生的大量乳酸导致细胞内质子(H+
)浓度显著升高,而为了抵御这种酸性应激,肿瘤细胞通过激活和表达H+
(及乳酸)转运蛋白,实现胞内pH的提高。细胞膜作为细胞内外环境之间的半透性屏障,允许不带电的小分子经磷脂层进入细胞,而带电物质则难以渗透。因此,弱酸性药物分子易被癌细胞摄取,而弱碱性药物在弱酸性肿瘤微环境中离子化,从而导致其难以被癌细胞摄取和治疗效果的降低,该现象被称为“离子捕获”。
研究显示,口服碳酸氢钠(NaHCO3
)能够有效中和酸性的肿瘤微环境,但值得注意的是,NaHCO3
并非直接靶向肿瘤,而是提升细胞外整体的pH值,这一作用虽有助于中和酸性,但可能引发代谢性碱中毒,对身体造成潜在风险。因此,使用NaHCO3
的相关临床实验尚未取得成功。Achilefu等人发现,碳酸钙(CaCO3
)纳米颗粒表面的CO3
2-
可有效中和肿瘤微环境中的H+
。因此,近年来,CaCO3
纳米颗粒作为一种酸响应解离的生物材料在生物医学领域中的应用研究逐渐增多。但单纯依靠CaCO3
的酸中和作用对癌细胞进行杀伤的效果非常有限,而且体系释放的过量HCO3
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对肿瘤生长的影响以及能否被再利用进一步实现抗癌作用尚未被研究。
在生物学领域,亚铁离子与过氧化氢之间的Fenton反应作为氧化应激的主要来源具有重要意义。通常情况下,Fenton反应在酸性溶液中会产生羟基自由基(·OH),但在中性溶液中且含有HCO3
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时,即使在低浓度条件下,碳酸根阴离子自由基(CO3
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)成为主要的活性氧化产物。研究还发现,过渡金属如Mn2+
和Co2+
在中性溶液中能够引发类Fenton反应,产生CO3
·-
。然而,目前关于CO3
·-
的抗癌作用及其相关机制尚未被探索。
实现思路