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第一部分 GPR97-MNP-PJ34(GMP)在横纹肌溶解诱导的急性肾损伤中的应用目的:通过构建基于黑色素的纳米探针GPR97-MNP-PJ34(GMP),从体内外探究其在急性肾损伤中的治疗效果及其相关机制,并通过光声成像,实现治疗过程的可视化,旨为提高急性肾损伤治疗效果提供新思路。方法:1.探针制备:首先将黑色素纳米颗粒(MNP)通过π–π相互作用负载PJ34,形成MNP-PJ34(MP),进一步通过化学键合的方法偶联Anti-GRP97,成功制备GPR97-MNP-PJ34(GMP)纳米探针,并对所制备的纳米探针进行系统表征。2.体外实验:通过CCK-8法检测纳米药物的细胞毒性。通过荧光染色及流式细胞术观察纳米药物被肾小管上皮细胞摄取的情况。通过流式细胞术确定Co Cl2诱导肾小管上皮细胞缺氧的浓度及时间。通过DCFH-DA探针检测不同处理组肾小管上皮细胞内ROS含量。通过JC-1探针检测肾小管上皮细胞治疗前后线粒体膜电位的变化。通过流式细胞术分析不同处理下Co Cl2刺激的肾小管上皮细胞凋亡的分布情况。采用ELISA试剂盒测定细胞培养上清中IL-6和TNF-α的含量。3.体内实验:构建横纹肌溶解诱导的AKI小鼠模型,系统评估GMP在肾脏的代谢情况,体内的治疗效果及安全性。通过Western Blot研究GMP抗氧化及抗凋亡的机制。结果:1.成功合成GMP,透射电镜观察其粒径约20 nm,水合粒径约40 nm。此外,紫外吸收及电位进一步提示MNP成功负载PJ34,并对其进行了靶向修饰。2.体外实验表明GMP纳米颗粒具有很好的生物相容性,具有较强的清除多种毒性ROS、抗凋亡和抗炎的能力。3.体内实验表明通过光声成像能实时监测小鼠AKI模型中GMP在双肾的累积及代谢情况。GMP纳米颗粒可以有效降低横纹肌溶解诱导的AKI小鼠的氧化应激、凋亡和炎症反应。Western Blot结果提示,GMP通过抑制PARP-1降低了促凋亡蛋白AIF的表达;GMP的抗氧化能力主要通过激活Keap-1/Nrf2/HO-1通路实现。结论:本研究成功构建了负载PJ34并与Anti-GRR97偶联的黑色素纳米颗粒靶向纳米给药平台,实现了在横纹肌溶解诱导的AKI小鼠中光声自我监测和三重协同治疗(抗氧化、抗凋亡、抗炎)。因此,利用黑色素纳米颗粒作为纳米载体,在PA成像指导下实现靶向递送和疗效监测将是一种很有前景的治疗横纹肌溶解性AKI的方法。第二部分HA-MNP-DXM(HMD)在肾脏缺血再灌注损伤中的应用目的:通过构建黑色素纳米探针HA-MNP-DXM(HMD),从体内外探究其在肾脏缺血再灌注损伤中的治疗效果及其相关机制,并通过荧光成像,实现治疗过程的可视化,旨为提高急性肾损伤治疗效果提供新思路。方法:1.探针制备:首先通过NH2-PEG-COOH改性后的黑色素纳米颗粒可以通过DCC/DMAP反应与地塞米松(DXM)的-OH结合,形成MNP-DXM(MD),之后在其表面包覆一层透明质酸(HA)来增加靶向性,成功制备了HA-MNP-DXM(HMD)纳米探针,并对所制备的纳米探针进行系统表征。2.体外实验:通过CCK-8法检测纳米探针的细胞毒性。通过荧光染色实验及流式细胞技术观察纳米探针被肾小管上皮细胞摄取的情况。通过DCFH-DA探针检测不同处理组肾小管上皮细胞内ROS含量。通过JC-1探针检测肾小管上皮细胞治疗前后线粒体膜电位的变化。通过流式细胞术分析不同处理下Co Cl2刺激的肾小管上皮细胞的凋亡情况。采用ELISA试剂盒测定细胞培养上清中IL-6和TNF-α的含量。3.体内实验:构建缺血再灌注AKI小鼠模型,系统评估HMD在肾脏的代谢情况,体内的治疗效果及安全性。通过Western Blot研究HMD的抗氧化机制。结果:1.成功构建HMD纳米探针,透射电镜观察其粒径约40 nm,水合粒径约60 nm。此外,紫外吸收及电位进一步提示MNP成功负载DXM,并用HA对其进行了靶向修饰。2.体外实验表明HMD纳米颗粒具有很好的生物相容性,具有较强的清除多种毒性ROS、抗凋亡和抗炎的能力。3.体内实验表明通过荧光成像实时监测小鼠AKI模型中HMD在双肾的累积及代谢情况。HMD纳米颗粒可以有效降低缺血再灌注AKI小鼠的氧化应激、凋亡和炎症反应。Western Blot结果显示,HMD的抗氧化能力主要通过激活Nrf2/HO-1通路实现。结论:本研究成功构建了负载地塞米松(DXM)并靶向修饰透明质酸(HA)的黑色素纳米颗粒靶向纳米给药平台(HMD),实现了在缺血再灌注AKI小鼠中抗氧化、抗凋亡及抗炎协同治疗。通过标记近红外二区荧光小分子H2,可以实现AKI治疗过程的可视化。因此,利用黑色素纳米颗粒作为纳米载体,在荧光成像指导下实现靶向递送和疗效监测将是一种很有前景的治疗缺血再灌注损伤AKI的方法综合以上两部分内容,我们证实:1.黑色素是人体内源性物质,具有良好生物相容性及稳定性,作为高效载药平台,有利于临床转化。2.利用黑色素特有的光声成像特性及其偶联近红外二区荧光成像小分子H2的能力,可以指导肾损伤治疗方案的选择并实现治疗效果的监测。3.黑色素纳米药物在横纹肌溶解性AKI及缺血再灌注AKI中均可以有效降低其氧化应激损伤,核因子NF-E2相关因子(Nrf2)在降低氧化应激中发挥了重要作用。