本文關(guān)鍵詞：非共價(jià)功能化修飾的氧化石墨烯作為抗癌藥物載體的研究　出處：《山東大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 氧化石墨烯 非共價(jià)功能化 主動(dòng)靶向 pH敏感 納米藥物載體

【摘要】：隨著空氣質(zhì)量的惡化和人類生活方式的改變,癌癥的發(fā)病率和致死率正逐年上升,尋求有效的癌癥治療手段刻不容緩�；熓怯行Ф�(jīng)典的治療手段,但是大多數(shù)化療藥物如多柔比星具有選擇性低,毒副作用尤其是心臟毒性嚴(yán)重,半衰期短,易產(chǎn)生多藥耐藥等缺點(diǎn)。因此為了提高藥物的治療效果,最大化的減輕毒副作用,開發(fā)新型有效的藥物載體至關(guān)重要。2004年有學(xué)者首次報(bào)道了石墨烯,憑借其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)特征,優(yōu)良的機(jī)械、熱力學(xué)及光學(xué)特征,在各個(gè)領(lǐng)域都引起了極大地研究熱忱。氧化石墨烯(GO)是石墨烯的氧化衍生物,具有超大的比表面積和優(yōu)良的光熱效果,已經(jīng)成為納米醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。GO在水中可以分散,但在生理溶液中易聚集產(chǎn)生沉淀,極大地限制了其在藥物載體方面的應(yīng)用,因此必須對(duì)其進(jìn)行合適的表面功能化修飾提高其在生理溶液中的穩(wěn)定性和分散性。一般可以利用GO大的共軛結(jié)構(gòu)及其表面和邊緣存在的豐富的含氧官能團(tuán)對(duì)其進(jìn)行非共價(jià)或共價(jià)功能化修飾,共價(jià)鍵修飾在引入化學(xué)反應(yīng)和有機(jī)溶劑的同時(shí),GO的共軛結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)也會(huì)發(fā)生變化,而非共價(jià)鍵修飾可以避免繁瑣的化學(xué)反應(yīng),最大化的保留GO的性質(zhì),因此非共價(jià)鍵修飾得到了越來越多的關(guān)注。理想的藥物傳遞系統(tǒng)應(yīng)該是使運(yùn)載的藥物在血液循環(huán)和正常組織中不釋放,通過主動(dòng)或被動(dòng)靶向作用濃集于腫瘤部位,然后進(jìn)入細(xì)胞,受細(xì)胞內(nèi)環(huán)境影響快速釋放藥物,才會(huì)使藥物具有最好的抗腫瘤效果和最小的副作用。因此環(huán)境刺激響應(yīng)型藥物傳遞系統(tǒng)得到了廣泛的關(guān)注,我們可以利用腫瘤細(xì)胞內(nèi)部的環(huán)境特征(低pH,高GSH濃度等)設(shè)計(jì)藥物載體,使載藥系統(tǒng)在腫瘤細(xì)胞內(nèi)由于環(huán)境變化而釋放藥物發(fā)揮治療效果。本課題以充分發(fā)揮GO自身的功能和性質(zhì)為目的,采用兩種不同的生物相容性的大分子通過非共價(jià)鍵方式修飾GO,分別獲得的pH敏感的主動(dòng)靶向藥物傳遞系統(tǒng)和氧化還原敏感的藥物傳遞系統(tǒng),并分別對(duì)其進(jìn)行了體內(nèi)外評(píng)價(jià)。本課題的研究?jī)?nèi)容如下:(1)利用某些腫瘤細(xì)胞表面過度表達(dá)的葉酸受體,制備了葉酸受體介導(dǎo)的主動(dòng)靶向的藥物傳遞系統(tǒng)。將主動(dòng)靶向分子FA通過酰胺反應(yīng)與生物相容性的BSA結(jié)合,獲得的FA-BSA通過非共價(jià)方式修飾GO制備主動(dòng)靶向藥物載體FA-BSA/GO,其中FA-BSA既可作為穩(wěn)定劑,分散劑,又具有靶向功能。通過TEM,AFM,DLS觀察其形貌,片層尺寸及厚度,Zeta電勢(shì)監(jiān)測(cè)其穩(wěn)定性,溶血實(shí)驗(yàn)初步判定其良好的生物相容性。(2)將抗腫瘤藥物DOX通過π-π和氫鍵作用吸附到FA-BSA/GO表面獲得pH敏感的主動(dòng)靶向藥物傳遞系統(tǒng)。當(dāng)DOX與FA-BSA/GO的質(zhì)量比為3:1時(shí),載藥量達(dá)到最大為30.43%,即1 mg FA-BSA/GO可以吸附437.43μgDOX,遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)制劑。體外釋放實(shí)驗(yàn)表明,與游離DOX相比,該藥物傳遞系統(tǒng)具有明顯的pH敏感性和緩釋行為。體外細(xì)胞毒性及細(xì)胞攝取結(jié)果表明,FA可以進(jìn)一步提高腫瘤細(xì)胞對(duì)FA-BSA/GO/DOX的攝取,從而使腫瘤細(xì)胞內(nèi)DOX濃度增高,提高DOX治療效果,降低其對(duì)正常組織的毒副作用。(3)為了進(jìn)一步解決GO在生理溶液中的穩(wěn)定性及基于GO藥物傳遞系統(tǒng)的不完全的,緩慢的藥物釋放行為,本課題利用腫瘤細(xì)胞內(nèi)外GSH濃度的差異,采用氧化還原敏感的前藥分子mPEG2K-PCL2K-SS-DOX作為穩(wěn)定劑、分散劑、通過非共價(jià)鍵修飾GO,獲得了氧化還原敏感的藥物傳遞系統(tǒng)GOPN,并對(duì)其體內(nèi)外抗腫瘤活性進(jìn)行了研究。(4)前藥分子的存在使得制備的GOPN在生理溶液中能夠穩(wěn)定存在,同時(shí)由于PEG的長(zhǎng)循環(huán)作用,可延長(zhǎng)GOPN在體內(nèi)循環(huán)時(shí)間,從而避免重復(fù)用藥。同時(shí)通過TEM觀察其形貌,DLS測(cè)定其粒徑,并通過粒徑觀察其在血漿中的穩(wěn)定性,結(jié)果表明GOPN具有良好的穩(wěn)定性。(5)體外釋放結(jié)果表明GOPN具有良好的氧化還原敏感性,并且與NGO/DOX相比,釋藥更完全。體外細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明GOPN的抑制率高于游離DOX和NGO/DOX,這是由于氧化還原敏感的GOPN通過內(nèi)吞作用進(jìn)入細(xì)胞,在細(xì)胞內(nèi)高的GSH濃度下,二硫鍵斷裂,釋放藥物,快速殺死癌細(xì)胞,因此我們制備的GOPN具有更好的治療效果。體外細(xì)胞攝取實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明A549細(xì)胞對(duì)GOPN的攝取量高于游離的DOX,高的攝取量可以保證藥物濃集于腫瘤部位,是提高腫瘤殺傷力的重要原因。(6)最后通過荷瘤小鼠對(duì)GOPN的體內(nèi)抗腫瘤活性進(jìn)行了評(píng)價(jià),通過相對(duì)腫瘤體積變化可以看出,GOPN對(duì)腫瘤增長(zhǎng)有一定的抑制作用。通過考察荷瘤小鼠相對(duì)體重變化和組織切片對(duì)GOPN的用藥安全性進(jìn)行了評(píng)價(jià),結(jié)果表明GOPN可以明顯降低DOX導(dǎo)致的心臟毒性,因此我們制備的GOPN具有有效的體內(nèi)抑瘤效果和良好的生物安全性。綜上所述,本課題首次成功將兩種生物相容性的大分子(FA-BSA和mPEG2K-PCL2K-SS-DOX)通過非共價(jià)方式修飾GO,分別構(gòu)建了 pH敏感的主動(dòng)靶向藥物載體和氧化還原敏感的藥物傳遞系統(tǒng),不僅成功地解決了 GO在生理溶液中不穩(wěn)定的問題及基于GO的藥物傳遞系統(tǒng)釋放緩慢和不完全的問題,而且可以提高DOX的治療效果,降低毒副作用,提高病人的耐受性,同時(shí)還拓寬了GO在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用,因此本課題具有重要研究意義。
[Abstract]:With the deterioration of air quality and the changes of human life style, the incidence rate of cancer and the death rate is rising year by year, to seek the effective means of treating cancer chemotherapy is effective and urgent. The classic means of treatment, but most chemotherapy drugs such as doxorubicin has low selectivity, side effects especially serious cardiac toxicity, short half-life that is easy to produce multidrug resistance. Therefore in order to improve the therapeutic effect of drugs, the maximum reduce side effects, the development of new and effective drug carrier.2004 is reported for the first time years scholar Shi Moxi, by virtue of its unique structure, excellent mechanical, thermodynamic and optical characteristics in various fields have attracted great study enthusiasm. Graphene oxide (GO) is a derivative of graphene oxide, with large surface area and excellent thermal effect, has become the nano medical field Study on the hot.GO can be dispersed in water, but in a physiological solution, prone to aggregation, resulting in precipitation, which greatly limits its application in drug delivery, so it must be appropriate to the function of surface modification to improve its stability in physiological solution and dispersion. Generally non covalent or covalent functionalization of the use of GO to the conjugate structure and surface and the edge of the rich oxygen containing functional groups, covalent modification in the chemical reaction and organic solvent, conjugate structure and physical properties of GO will change, and non covalent modification can avoid the cumbersome nature of chemical reaction, the maximum retention of GO therefore, the non covalent modification is gaining more and more attention. An ideal drug delivery system should be to carry the drug was not released in the circulation of the blood and normal tissues, through active or passive target To the effect of concentration on the tumor, and then enter the cell, affected by environmental cell rapid release of the drug will make the drug have antitumor effect best and minimal side effects. Therefore, environmental stimuli responsive drug delivery system has received wide attention, we can use the internal environmental characteristics of tumor cells (low pH, high profit GSH concentration) design of drug carrier, the drug loading system in tumor cells due to changes in the environment and release drugs play a therapeutic effect. This issue in order to give full play to the function of GO and the nature of their own for the purpose of using two kinds of molecular differences in biocompatibility through non covalent modification of GO, respectively pH active target sensitive delivery system and drug delivery system to oxidation reduction sensitive drug evaluation, and has separately carried on the in vitro and in vivo. The content of this research are as follows: (1) the use of certain tumor cells The surface over expression of folate receptor, preparation of pharmaceutical active targeting of folate receptor mediated delivery system. To combine the active targeting molecule FA through amide reaction and biological compatibility of BSA, access to FA-BSA via non covalent modification of GO preparation of active targeting drug carrier FA-BSA/GO FA-BSA, which can be used as a stabilizer also, dispersant, targeted function. Through the TEM, AFM, DLS to observe the morphology, size and thickness of layers, Zeta potential of monitoring the stability, hemolysis test preliminary determination of its good biocompatibility. (2) the antitumor drug DOX by tt-tt and hydrogen bonding adsorption onto the surface of FA-BSA/GO pH active target sensitive delivery system to drugs. When DOX and FA-BSA/GO mass ratio was 3:1, the maximum loading capacity is 30.43%, which is 1 mg FA-BSA/GO was 437.43 gDOX, much higher than that of traditional formulations. The in vitro release experiment showed that with free DOX Compared to the drug delivery system has pH sensitivity and sustained release behavior significantly. In vitro cytotoxicity and cellular uptake results show that FA can further improve the uptake of FA-BSA/GO/DOX in tumor cells, so that the concentration of DOX in tumor cells increased, DOX improve the therapeutic effect, reduce the side effects on normal tissue (3) in order to further. To solve the stability of GO in physiological solution and GO based drug delivery system is not completely, the slow drug release behavior, the differences of tumor cells inside and outside of the GSH concentration, the redox sensitive prodrug molecule mPEG2K-PCL2K-SS-DOX as stabilizer, dispersant, through non covalent modification of GO, obtained the redox sensitive drug delivery system of GOPN, and the in vivo antitumor activity were studied. (4) existence of prodrug molecules allows the preparation of GOPN can stably exist in physiological solution In the meanwhile, due to the long cycle of PEG, GOPN in vivo can prolong the circulation time, thus avoiding repeated use. At the same time to observe the morphology of TEM by DLS, determine the particle size, and particle size were observed by in the plasma stability. The results show that GOPN has good stability. (5) the results showed that GOPN in vitro release has good redox sensitivity, and compared with NGO/DOX, the drug release more completely. In vitro cytotoxicity test results show that the inhibition rate of GOPN was higher than that of the free DOX and NGO/DOX, which is due to the redox sensitive GOPN by endocytosis into the cell, the concentration of GSH in cells under high, two sulfur bond breaking, release drug fast to kill cancer cells, so we prepared GOPN has a better therapeutic effect. The experimental results show that the cell uptake amount of GOPN uptake in A549 cells was higher than that of the free DOX, intake of high concentration can be ensured At the tumor site, is an important reason to improve tumor lethality. (6) the antitumor activity of GOPN in tumor bearing mice was evaluated by the relative tumor volume changes can be seen, GOPN has inhibitory effect on tumor growth in tumor bearing mice. Through the investigation of changes of body weight and tissue sections of GOPN the safety was evaluated. The results show that GOPN can significantly reduce the cardiac toxicity caused by DOX, so we prepared GOPN with effective anti-tumor effect and good biological safety. To sum up, this paper first made two biocompatible macromolecules (FA-BSA and mPEG2K-PCL2K-SS-DOX) by non covalent method modified GO, we constructed pH active targeting drug carrier and sensitive to redox sensitive drug delivery system, not only successfully solve the GO instability problem in physiological solution As well as the slow and incomplete release of drug delivery system based on GO, it can improve the therapeutic effect of DOX, reduce the side effects and increase the tolerance of patients. It also broadens the application of GO in biomedicine. Therefore, this topic has important research significance.

【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：R943

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];潤(rùn)滑與密封;2009年05期

2 ;科學(xué)家首次用納米管制造出石墨烯帶[J];電子元件與材料;2009年06期

3 ;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[J];高科技與產(chǎn)業(yè)化;2009年06期

4 ;新材料石墨烯[J];材料工程;2009年08期

5 ;日本開發(fā)出在藍(lán)寶石底板上制備石墨烯的技術(shù)[J];硅酸鹽通報(bào);2009年04期

6 馬圣乾;裴立振;康英杰;;石墨烯研究進(jìn)展[J];現(xiàn)代物理知識(shí);2009年04期

7 傅強(qiáng);包信和;;石墨烯的化學(xué)研究進(jìn)展[J];科學(xué)通報(bào);2009年18期

8 ;納米中心石墨烯相變研究取得新進(jìn)展[J];電子元件與材料;2009年10期

9 徐秀娟;秦金貴;李振;;石墨烯研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2009年12期

10 張偉娜;何偉;張新荔;;石墨烯的制備方法及其應(yīng)用特性[J];化工新型材料;2010年S1期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 成會(huì)明;;石墨烯的制備與應(yīng)用探索[A];中國(guó)力學(xué)學(xué)會(huì)學(xué)術(shù)大會(huì)'2009論文摘要集[C];2009年

2 錢文;郝瑞;侯仰龍;;液相剝離制備高質(zhì)量石墨烯及其功能化[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第27屆學(xué)術(shù)年會(huì)第04分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2010年

3 張甲;胡平安;王振龍;李樂;;石墨烯制備技術(shù)與應(yīng)用研究的最新進(jìn)展[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第3分冊(cè)）[C];2010年

4 趙東林;白利忠;謝衛(wèi)剛;沈曾民;;石墨烯的制備及其微波吸收性能研究[A];第七屆中國(guó)功能材料及其應(yīng)用學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（第7分冊(cè)）[C];2010年

5 沈志剛;李金芝;易敏;;射流空化方法制備石墨烯研究[A];顆粒學(xué)最新進(jìn)展研討會(huì)——暨第十屆全國(guó)顆粒制備與處理研討會(huì)論文集[C];2011年

6 王冕;錢林茂;;石墨烯的微觀摩擦行為研究[A];2011年全國(guó)青年摩擦學(xué)與表面工程學(xué)術(shù)會(huì)議論文集[C];2011年

7 趙福剛;李維實(shí);;樹枝狀結(jié)構(gòu)功能化石墨烯[A];2011年全國(guó)高分子學(xué)術(shù)論文報(bào)告會(huì)論文摘要集[C];2011年

8 吳孝松;;碳化硅表面的外延石墨烯[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

9 周震;;后石墨烯和無機(jī)石墨烯材料:計(jì)算與實(shí)驗(yàn)的結(jié)合[A];中國(guó)化學(xué)會(huì)第28屆學(xué)術(shù)年會(huì)第4分會(huì)場(chǎng)摘要集[C];2012年

10 周琳;周璐珊;李波;吳迪;彭海琳;劉忠范;;石墨烯光化學(xué)修飾及尺寸效應(yīng)研究[A];2011中國(guó)材料研討會(huì)論文摘要集[C];2011年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前10條

1 姚耀;石墨烯研究取得系列進(jìn)展[N];中國(guó)化工報(bào);2009年

2 劉霞;韓用石墨烯制造出柔性透明觸摸屏[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王艷紅;“解密”石墨烯到底有多奇妙[N];新華每日電訊;2010年

4 本報(bào)記者 李好宇 張們捷(實(shí)習(xí)) 特約記者 李季;石墨烯未來應(yīng)用的十大猜想[N];電腦報(bào);2010年

5 證券時(shí)報(bào)記者 向南;石墨烯貴過黃金15倍 生產(chǎn)不易炒作先行[N];證券時(shí)報(bào);2010年

6 本報(bào)特約撰稿 吳康迪;石墨烯 何以結(jié)緣諾貝爾獎(jiǎng)[N];計(jì)算機(jī)世界;2010年

7 記者 謝榮　通訊員 夏永祥 陳海泉 張光杰;石墨烯在泰實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化[N];泰州日?qǐng)?bào);2010年

8 本報(bào)記者 紀(jì)愛玲;石墨烯：市場(chǎng)未啟 炒作先行[N];中國(guó)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)導(dǎo)報(bào);2011年

9 周科競(jìng);再說石墨烯的是與非[N];北京商報(bào);2011年

10 王小龍;新型石墨烯材料薄如紙硬如鋼[N];科技日?qǐng)?bào);2011年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 呂敏;雙層石墨烯的電和磁響應(yīng)[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

2 羅大超;化學(xué)修飾石墨烯的分離與評(píng)價(jià)[D];北京化工大學(xué);2011年

3 唐秀之;氧化石墨烯表面功能化修飾[D];北京化工大學(xué);2012年

4 王崇;石墨烯中缺陷修復(fù)機(jī)理的理論研究[D];吉林大學(xué);2013年

5 盛凱旋;石墨烯組裝體的制備及其電化學(xué)應(yīng)用研究[D];清華大學(xué);2013年

6 姜麗麗;石墨烯及其復(fù)合薄膜在電極材料中的研究[D];西南交通大學(xué);2015年

7 姚成立;多級(jí)結(jié)構(gòu)石墨烯/無機(jī)非金屬?gòu)?fù)合材料的仿生合成及機(jī)理研究[D];安徽大學(xué);2015年

8 伊丁;石墨烯吸附與自旋極化的第一性原理研究[D];山東大學(xué);2015年

9 梁巍;基于石墨烯的氧還原電催化劑的理論計(jì)算研究[D];武漢大學(xué);2014年

10 王義;石墨烯的模板導(dǎo)向制備及在電化學(xué)儲(chǔ)能和腫瘤靶向診療方面的應(yīng)用[D];復(fù)旦大學(xué);2014年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 詹曉偉;碳化硅外延石墨烯以及分子動(dòng)力學(xué)模擬研究[D];西安電子科技大學(xué);2011年

2 王晨;石墨烯的微觀結(jié)構(gòu)及其對(duì)電化學(xué)性能的影響[D];北京化工大學(xué);2011年

3 苗偉;石墨烯制備及其缺陷研究[D];西北大學(xué);2011年

4 蔡宇凱;一種新型結(jié)構(gòu)的石墨烯納米器件的研究[D];南京郵電大學(xué);2012年

5 金麗玲;功能化石墨烯的酶學(xué)效應(yīng)研究[D];蘇州大學(xué);2012年

6 黃凌燕;石墨烯拉伸性能與尺度效應(yīng)的研究[D];華南理工大學(xué);2012年

7 劉汝盟;石墨烯熱振動(dòng)分析[D];南京航空航天大學(xué);2012年

8 雷軍;碳化硅上石墨烯的制備與表征[D];西安電子科技大學(xué);2012年

9 于金海;石墨烯的非共價(jià)功能化修飾及載藥系統(tǒng)研究[D];青島科技大學(xué);2012年

10 李晶;高分散性石墨烯的制備[D];上海交通大學(xué);2013年

，

本文編號(hào)：1372058