【摘要】：納米藥物的尺寸、形狀和材料均會影響其藥物遞送效率和治療效果。就納米藥物形狀而言,棒狀納米藥物在血液運(yùn)輸中更容易避開巨噬細(xì)胞的清除作用,更容易在腫瘤血管處溢出,實(shí)現(xiàn)在腫瘤病灶處富集,而且,棒狀納米藥物因接觸的角度和黏附優(yōu)勢可以實(shí)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞的快速內(nèi)吞。鑒于腫瘤組織與溶酶體更低的pH值,可酸催化裂解釋放化療藥物的納米藥物可以在腫瘤病灶酸性微環(huán)境下實(shí)現(xiàn)化療藥物定點(diǎn)釋放,從而降低抗腫瘤藥物的全身毒副作用,提高抗腫瘤效果,實(shí)現(xiàn)腫瘤的靶向化療,具有良好的應(yīng)用前景和研究價(jià)值。棒狀纖維素納米晶體是纖維素去除無定型區(qū)域,保留下來的結(jié)晶區(qū)域,具有可降解、無毒副作用、生物相容性好、形狀固定、自身剛性良好和抗壓防破裂等優(yōu)點(diǎn)。纖維素納米晶體表面有大量的羥基,可以通過表面修飾使其多功能化,在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中有廣泛的應(yīng)用前景。本論文通過三部分工作研究了以纖維素納米晶體為載體的一系列棒狀酸敏感納米藥物,并重點(diǎn)關(guān)注了它們的理化性質(zhì)和生物醫(yī)學(xué)活性,具體工作如下:論文第一部分研究工作:以天然納米材料——纖維素納米晶為載體,阿霉素為化療藥物,順式-烏頭酰胺鍵為鏈接鍵,制備了酸敏感棒狀納米前藥,該納米前藥實(shí)現(xiàn)了熒光可見、細(xì)胞內(nèi)吞增強(qiáng)和溶酶體內(nèi)定點(diǎn)藥物釋放。首先,阿霉素(DOX)與順式-烏頭酸酐(CAA)開環(huán)反應(yīng)制備了順式-烏頭酸酐修飾的阿霉素(CAD);其次,CAD與表面氨基化的纖維素納米晶棒(CNR)通過縮合反應(yīng)制成棒狀納米前藥CAD@CNR。CAD@CNR具有與CNR相同的棒狀形貌和晶體類型,其平均長度約為118 nm,長徑比約為12~15。CAD@CNR前藥在pH 7.4的磷酸鹽緩沖溶液中穩(wěn)定性較好,但在酸性條件下(pH 5.0)可以水解釋放DOX,說明CAD@CNR前藥是細(xì)胞內(nèi)溶酶體pH(4.5-5.5)控制的藥物釋放。當(dāng)用溶酶體堿NH_4Cl預(yù)處理NCI H 460腫瘤細(xì)胞后,CAD@CNR前藥對其IC_(50)值是未經(jīng)NH_4Cl預(yù)處理的1.75倍,再次證實(shí)CAD@CNR前藥是溶酶體pH值控制的藥物釋放。用熒光顯微鏡和流式細(xì)胞儀分別對CAD@CNR的細(xì)胞內(nèi)吞情況進(jìn)行定性和定量研究,結(jié)果發(fā)現(xiàn):與NCI H 460細(xì)胞共孵育12或者24 h后,CAD@CNR前藥的細(xì)胞攝取量明顯高于對照組DOX·HCl。總之,以CNR為載體的CAD@CNR阿霉素納米前藥是棒狀且長徑比適中,可實(shí)現(xiàn)細(xì)胞內(nèi)吞增強(qiáng),熒光可見和溶酶體pH控制藥物釋放。論文第二部分研究工作:以纖維素納米晶、聚乙烯亞胺和順式-烏頭酸修飾的阿霉素為組裝單元,通過層層自組裝策略構(gòu)建了棒狀酸敏感雜化納米藥物,該雜化納米藥物實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)吞增強(qiáng)和溶酶體內(nèi)定點(diǎn)藥物釋放,且其制備方法簡單,載藥量高,滿足動物實(shí)驗(yàn)的制劑要求。實(shí)驗(yàn)研究表明棒狀酸敏感雜化納米藥物CAD@PEI@CNC實(shí)現(xiàn)了溶酶體pH控制藥物釋放,且其載藥量為(27±4.6)wt%約是CAD@CNR納米前藥的50倍。CAD@PEI@CNC雜化納米藥物細(xì)胞內(nèi)吞增強(qiáng)效果明顯,在A549、MCF-7和MCF-7 ADR三種腫瘤細(xì)胞株上其內(nèi)吞分別是DOX·HCl的20.9倍、3.8倍和15.5倍。并且作用于此三種腫瘤細(xì)胞株時(shí),CAD@PEI@CNCs雜化納米藥物的細(xì)胞毒性明顯高于DOX·HCl組和酸不敏感的雜化納米藥物組。細(xì)胞內(nèi)共定位實(shí)驗(yàn)表明CAD@PEI@CNC雜化納米藥物實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞核位置上DOX的高效精準(zhǔn)遞送,體內(nèi)治療實(shí)驗(yàn)顯示其抑瘤率為(42.0±6)%,具有良好的抑制腫瘤增長能力,且使裸鼠的體重減小最小。總之,CAD@PEI@CNC棒狀酸敏感雜化納米藥物能夠有效地克服體內(nèi)血管和腫瘤組織的生理屏障,在腫瘤組織處富集并增強(qiáng)細(xì)胞內(nèi)吞,實(shí)現(xiàn)了高效遞送和靶向化療的目的。論文第三部分研究工作:以纖維素納米晶、聚乙烯亞胺、順式-烏頭酸修飾的阿霉素和葉酸為組裝單元,通過層層自組裝策略構(gòu)建了棒狀酸敏感靶向雜化納米藥物,該靶向雜化納米藥物實(shí)現(xiàn)了細(xì)胞內(nèi)吞增強(qiáng)和溶酶體內(nèi)定點(diǎn)藥物釋放,且兼具主動靶向和被動靶向能力。棒狀酸敏感葉酸靶向雜化納米藥物FA/CAD@PEI@CNCs的載藥量為11.3 wt%,且24小時(shí)內(nèi),其體外模擬pH控制的藥物釋放情況如下:在pH 5.5(溶酶體pH)下累積藥物釋放超過95%,而在pH7.4(血液pH)下累積藥物釋放僅為17%。體外與MCF-7細(xì)胞共孵育40分種后,FA/CAD@PEI@CNCs納米藥物具有比DOX·HCl更高(9.7倍)的平均熒光強(qiáng)度值(MFI),更高細(xì)胞毒性和更小的IC_(50)值。這些結(jié)果表明:FA/CAD@PEI@CNC棒狀酸敏感靶向雜化納米藥物可以實(shí)現(xiàn)溶酶體pH控制的釋放藥物并迅速傳遞到細(xì)胞核中,有助于提高藥物的靶向遞送效率和靶向化療效果。綜上所述,本論文設(shè)計(jì)和制備了三類以棒狀纖維素納米晶體為載體的酸敏感納米藥物,研究了這三種棒狀酸敏感納米藥物的體外釋藥行為,細(xì)胞內(nèi)吞,細(xì)胞毒性以及體內(nèi)抗腫瘤效果,研究結(jié)果對拓展纖維素納米晶體在靶向化療中的應(yīng)用具有一定的指導(dǎo)意義。
【學(xué)位授予單位】：華東師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：R943;TQ460.1;TB383.1
【圖文】：

11Fig. 1-8 Structures of pH-labile chemical bonds and their degradation products. (Biomaterials 85(2016) 152-167).圖 1-8. 酸敏感化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)和降解產(chǎn)物51。

-25. Variety chemical reactions of cellulose nanocrystals.-25 纖維素納米晶體的各種化學(xué)反應(yīng)。1-26. Surface modification of cellulose nanocrystals hydrolysis from sulfuric throrostatic absorption.-26 纖維素納米晶體通過表面磺酸基物理吸附進(jìn)行的表面修飾。(4) 纖維素納米晶體為載體的納米藥物

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本文編號：2730958