本文關(guān)鍵詞：物理調(diào)控型抗腫瘤藥物精準遞送系統(tǒng)研究　出處：《鄭州大學》2017年博士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：基于腫瘤靶細胞或靶器官的特異性藥物遞送系統(tǒng)是實現(xiàn)腫瘤精準治療的物質(zhì)基礎(chǔ)。抗腫瘤藥物精準遞送系統(tǒng),如同精確制導的“智能炸彈”,最大程度殺死腫瘤靶標的同時可最大限度避免損害非靶器官,以其高效、低毒的巨大優(yōu)勢成為新型抗癌藥物研究的熱點。納米技術(shù)的發(fā)展為腫瘤精準遞藥提供了新的研究機遇,而基于納米材料的某些物理或化學特性所發(fā)展起來的腫瘤新興治療模式(如光熱治療、光動力學治療、磁熱治療及聲動力學治療等)亦為腫瘤的綜合治療提供了新的策略。本課題分別合成了新型的近紅外光響應(yīng)型多壁碳納米管-二氧化鈦納米復合材料(TiO_2@MWCNTs)、交變磁場響應(yīng)型的介孔四氧化三鐵納米粒(mFe_3O_4)、超聲響應(yīng)型的隱形納米粒(RBC-HPBs),并以上述物理響應(yīng)型納米材料為基礎(chǔ)設(shè)計并構(gòu)建了3種腫瘤精準遞藥系統(tǒng),用于抗腫瘤藥物的靶向遞送、智能控釋及多機制治療。主要內(nèi)容如下:1.近紅外光觸發(fā)的原位雜化水凝膠系統(tǒng)用于腫瘤的協(xié)同治療研究作為最常用的化療藥物之一,阿霉素(DOX)在臨床應(yīng)用中出現(xiàn)全身給藥后特異性差、具有嚴重的劑量依賴性毒性等缺點,從而降低了其治療指數(shù)。本研究制備了一種可注射的近紅外光引發(fā)的原位光敏雜化水凝膠,作為局部遞藥系統(tǒng)來實現(xiàn)DOX在腫瘤部位的長效控釋及腫瘤的多機制治療。首先,合成了新型的多壁碳納米管-二氧化鈦納米復合材料(TiO_2@MWCNTs),將TiO_2的光催化響應(yīng)特性由紫外區(qū)擴展到近紅外區(qū)。將其作為光引發(fā)劑和光熱-光敏劑,然后負載DOX,以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)為聚合物基質(zhì),通過自由基引發(fā)的光交聯(lián)反應(yīng)制備近紅外光響應(yīng)凝膠。體外釋藥結(jié)果表明DOX可從DOX/TiO_2@MWCNTs/PEGDA水凝膠中緩慢釋放長達10天以上,即DOX/TiO_2@MWCNTs/PEGDA水凝膠可作為藥物貯庫實現(xiàn)藥物長效控釋。同時,實驗證明TiO_2@MWCNTs可高效吸收近紅外光,并可將光能轉(zhuǎn)化為局部熱能,同時激發(fā)活性氧(ROS)生成。在808nm激光照射下,該DOX/TiO_2@MWCNTs/PEGDA水凝膠系統(tǒng)在體外表現(xiàn)出了顯著的抗腫瘤增殖活性。體內(nèi)藥效學實驗表明,單次瘤內(nèi)給藥后,凝膠聯(lián)合近紅外激光組抑瘤效率最高。由組織分布實驗可知,與DOX溶液組相比,該凝膠遞藥系統(tǒng)可顯著增強DOX在腫瘤靶部位的長時間蓄積,降低DOX在正常組織中的分布�？傊�,本課題制備的新型光敏雜化水凝膠可實現(xiàn)DOX對腫瘤的高效精準遞送、長效緩慢釋放、單次給藥后近紅外激光誘導的多次反復光療以及腫瘤的化療-光熱-光動力多機制治療。2.一種智能腫瘤響應(yīng)型Fe~(2+)供體和Fe~(2+)依賴性藥物共轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的構(gòu)建及評價;Fe~(2+)是青蒿素(ART)類藥物(Fe~(2+)依賴性藥物)發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)的關(guān)鍵,因而,二者共轉(zhuǎn)運系統(tǒng)的構(gòu)建對于提高該類藥物的抗腫瘤效果起著至關(guān)重要的作用。本課題首先制備了介孔四氧化三鐵納米粒(mFe_3O_4)用于負載并遞送ART,體外研究發(fā)現(xiàn)mFe_3O_4對交變磁場(AMF)和腫瘤微環(huán)境均有較強響應(yīng)性。然后,采用天然高分子多糖透明質(zhì)酸(HA)通過pH敏感的腙鍵修飾mFe_3O_4,一方面HA作為智能門控分子,另一方面作為腫瘤靶向配體。體外研究表明HA-mFe_3O_4可高效負載ART,載藥率和包封率分別為52.7%和56.0%。體外釋藥結(jié)果表明在酸性及HAase存在條件下,HA可從mFe_3O_4表面脫去或降解,釋放藥物,實現(xiàn)門控效應(yīng)。而且,在酸性及GSH存在下,HA-mFe_3O_4還可有效生成并釋放Fe~(2+)。細胞實驗表明,HA-mFe_3O_4/ART可被MCF-7細胞通過CD44受體介導的內(nèi)吞途徑攝取,并定位于溶酶體,HA脫去后可同步釋放ART和Fe~(2+),繼而通過非酶促反應(yīng)生成大量活性氧自由基。而且,在AMF照射下,HA-mFe_3O_4可將磁能轉(zhuǎn)換為局部熱效應(yīng),同時通過芬頓反應(yīng)激發(fā)ROS生成,增強了抗腫瘤效果。體內(nèi)藥效學實驗表明,HA-mFe_3O_4/ART可將ART的抗腫瘤能力提高3.7倍,聯(lián)合AMF后,抗腫瘤增殖能力進一步增強3.9倍,治療后HA-mFe_3O_4/ART+AMF組的相對腫瘤體積V/V0僅為0.11。以上結(jié)果說明HA-mFe_3O_4/ART可實現(xiàn)Fe~(2+)和Fe~(2+)依賴性藥物在腫瘤靶組織的共轉(zhuǎn)運,并顯著提高ART的抗腫瘤效應(yīng),而且HA-mFe_3O_4/ART聯(lián)合AMF可實現(xiàn)實體瘤的多機制綜合治療。3.超聲響應(yīng)型遞藥系統(tǒng)用于腫瘤精準遞送及自供氧聲動力學治療研究中空介孔材料因其超高的比表面積和孔容,在載藥性能方面具有巨大的優(yōu)勢。本課題制備了中空介孔普魯士藍納米粒(HPBs)作為藥物載體,荷載聲敏劑血卟啉單甲醚(HMME)及攜氧超聲相變材料全氟己烷(PFH),然后用紅細胞膜(RBC)包封(RBC-HPBs/HMME/PFH),用于腫瘤成像及自供氧聲動力學治療研究。結(jié)果證明,HPBs可有效負載HMME,載藥率及包封率可達到63.9%和88.7%。HPBs/HMME/PFH包覆RBC后,由于殼層介孔被封堵,24h只釋放了16.0%,有效降低了藥物遞送過程中HMME的泄漏。施加超聲刺激后,PFH相變導致RBC破裂,打開門控開關(guān),24h累積釋藥百分率達到了88.9%,可實現(xiàn)制劑在體內(nèi)循環(huán)過程中少釋藥或零釋藥,而在腫瘤靶部位經(jīng)由體外超聲遠程調(diào)控實現(xiàn)藥物的有效釋放。選用4T1細胞作為腫瘤模型,結(jié)果表明與HPBs/HMME/PFH相比,RBC的包封可促進細胞對納米粒的吞噬。進入細胞后,在超聲照射下,可實現(xiàn)HMME和O_2同步釋放,產(chǎn)生大量的ROS。這些ROS物質(zhì)可以引發(fā)細胞內(nèi)氧化還原系統(tǒng)失衡,過量積聚的自由基可誘發(fā)DNA斷裂,改變線粒體膜通透性,并通過釋放促凋亡蛋白誘導腫瘤細胞凋亡,最終達到有效抑制腫瘤增殖的目的。活體成像及冰凍切片結(jié)果表明,RBC-HPBs/HMME/PFH可顯著增加藥物在腫瘤部位的分布,減少其在非靶器官中的分布。藥動學結(jié)果表明RBC-HPBs/HMME/PFH可顯著降低HMME在體內(nèi)的清除速度,實現(xiàn)體內(nèi)長循環(huán)。超聲成像結(jié)果證明RBC-HPBs/HMME/PFH可作為超聲造影劑用于體內(nèi)遞藥體系追蹤及腫瘤診斷。藥效學實驗表明,該自攜氧遞藥系統(tǒng)可以緩解腫瘤內(nèi)的乏氧環(huán)境,下調(diào)HIF-1α的表達,降低VEGF的表達量,抑制腫瘤血管生成。其次,超聲誘導PFH相變(氣態(tài))破裂可作為一種納米炸彈機械破壞已存在的腫瘤血管,二者聯(lián)合共同導致RBC-HPBs/HMME/PFH組腫瘤內(nèi)部血管密度的降低。另外,腫瘤部位ROS冰凍切片結(jié)果證明,O_2含量的增大可很大程度提高SDT治療中ROS的產(chǎn)率,顯著增強聲敏劑對腫瘤細胞的直接殺傷作用。
【學位授予單位】：鄭州大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R943
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本文編號：1309521