腫瘤微環(huán)境響應(yīng)性診療制劑的設(shè)計以及體外評估
發(fā)布時間:2021-11-28 15:13
基于癌癥高患病率和死亡率,人們對關(guān)于癌癥的診斷與治療越發(fā)關(guān)注。隨著人們對癌癥深入研究發(fā)現(xiàn)癌癥細(xì)胞與正常細(xì)胞的生理環(huán)境與理化性質(zhì)存在差異性,如pH值差異、GSH含量和酶的表達(dá)等。而對于當(dāng)下,化學(xué)治療呈現(xiàn)出大的趨勢。然而,傳統(tǒng)的化學(xué)治療方式存在許多缺點,導(dǎo)致了治療者難以估計的負(fù)擔(dān)。所以,多功能化的納米治療體系越來越受人們重視,很好地改善治療藥物本身的缺點如:缺乏生物特異性、水的不良溶等問題改善癌癥的治療效果和安全性。本論文中采用不同的材料(天然線性聚糖、人工聚合微球和易得熒光碳量子點)構(gòu)建了不同結(jié)構(gòu)的藥物遞送體系,采用不同載藥方式(靜電吸附、腙鍵、席夫堿等)高效的負(fù)載抗癌藥物阿霉素(DOX);與此同時,引入不同的熒光物質(zhì)(羅丹明衍生物、熒光碳量子點)實現(xiàn)藥物遞送的體系的中實時監(jiān)測的診斷與治療一體化。本論文主要討論下面幾部分。首先,選用天然線性聚糖海藻酸為基體,采用高碘酸鈉氧化法獲得部分醛基化的海藻酸鹽,PEG化的靶向葉酸(FA)與熒光單體羅丹明B(RhB)衍生物分別接枝到海藻酸鹽骨架上,然后采用酰胺化法將胱胺交聯(lián)構(gòu)建還原敏感的納米水凝膠。最后采用酸敏感的席夫堿鍵將抗癌藥物阿霉素高效的負(fù)載海...
【文章來源】:蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:147 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
(a)概述由金屬顆粒、無機(jī)鹽和聚合物等各種各樣藥物傳遞系統(tǒng)
性。1.1.1pH刺激性體內(nèi)生理微環(huán)境pH值變化是一個非常重要的生理調(diào)節(jié)參數(shù),例如正常組織和某些病灶部位之間、細(xì)胞外生理環(huán)境與細(xì)胞內(nèi)某些細(xì)胞器之間以及腸道和腸胃之間都存在差異性。眾所周知,細(xì)胞外生理環(huán)境和細(xì)胞質(zhì)(7.4)、溶酶體(4.5-5.5)和細(xì)胞核(5.5-6.0)存在pH值的差異。腫瘤組織或癌細(xì)胞內(nèi)快速的糖酵解供能以及在厭氧環(huán)境體系都導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)中產(chǎn)出大量乳酸,造成胞內(nèi)大量H+排除形成酸性腫瘤細(xì)胞外微環(huán)境[51],更甚者在腫瘤組織中不足血液供應(yīng)和阻礙性淋巴引流也進(jìn)一步造成了腫瘤酸性微環(huán)境[52],從圖1-2可知,腫瘤細(xì)胞外與炎癥部位(6.0)的pH值都低于正常組織(7.4),腫瘤胞內(nèi)pH值都低于正常胞內(nèi)。圖1-2比較正常細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞內(nèi)pH值差異[52]基于以上的現(xiàn)象,pH已經(jīng)成為刺激響應(yīng)納米粒子的內(nèi)源觸發(fā)因子而被廣泛的探究,當(dāng)藥物遞送到腫瘤部位時pH觸發(fā)響應(yīng)并釋放抗癌藥物,達(dá)到有效的抑制癌細(xì)胞生長與繁殖,從而降低全身細(xì)胞毒性。所以當(dāng)前關(guān)于pH響應(yīng)藥物遞送體系的生物醫(yī)學(xué)材料得到廣泛的研究,但是pH響應(yīng)型藥物遞送體系的制備離不開材料科學(xué)的研究。鑒于pH值的差異,該納米遞送材料發(fā)生不同理化性質(zhì)的變化,如材料物理特性變化如形貌、粒徑大小以及柔韌性等,例如,Griset等人采用pH刺激納米粒子發(fā)生溶脹,觸發(fā)包覆疏水抗癌藥物紫杉醇釋放,從而到達(dá)阻礙肺癌細(xì)胞生長[53]。此外,pH觸發(fā)刺激材料發(fā)生化學(xué)性質(zhì)變化如表面電勢反轉(zhuǎn)[54-55]、親/疏鏈轉(zhuǎn)變,材料崩解[56]等。Zhao等人以天然殼聚糖為基體,采用簡易法制備PEG化殼聚糖,自組裝過程中形成納米膠束,在pH5.0條件下觸發(fā)納米膠束崩解,DOX持續(xù)釋放;而在中性條件下(pH7.4)納米膠束穩(wěn)定,藥物低滲漏(降低正常細(xì)胞副作用)[57]。Wu等人構(gòu)建了PE
誠煊π哉锪浦萍戀納杓埔約疤逋餛攔?5左右)納米膠束,在pH=6.4-6.8條件下氨基官能團(tuán)被質(zhì)子化導(dǎo)致聚氨酯鏈溶解性增強(qiáng),出現(xiàn)膠束化與去膠束化之間的轉(zhuǎn)變使其藥物釋放[58]。除了上述情況之外,抗癌藥物小分子用pH敏感鍵共價到聚合物鏈上制備出pH刺激響應(yīng)藥物遞送體系。腙鍵、席夫堿、原酸酯、乙烯醚和磷酰胺[59-64]等一系列酸敏感鍵可有效的接枝抗癌藥物(如:DOX),pH控制藥物釋放實現(xiàn)癌細(xì)胞強(qiáng)的細(xì)胞毒性。Lee等人[65]報道了超支化雙親水嵌段共聚物聚環(huán)氧乙烷-超支化-聚甘油(PEO-hb-PG)的藥物遞送體系(圖1-3),采用酸敏感腙鍵方式接枝DOX,自組裝方式構(gòu)建新型納米膠束,使其具有pH觸發(fā)DOX釋放,強(qiáng)的細(xì)胞毒性和DOX釋放后形成親水結(jié)構(gòu)易于腎臟滲透等優(yōu)點。Ma等人構(gòu)建了新型觸發(fā)響應(yīng)和生物降解聚磷脂-抗癌藥物的前藥納米遞送體系[66]。關(guān)于雙藥遞送體系,Shen等人通過酯鍵方式將喜樹堿與短PEG鏈相連構(gòu)建脂質(zhì)體NPs,隨后封裝疏水藥物阿霉素[67],當(dāng)在pH<5和/或酯酶中迅速降解并釋放藥物。同樣地,Bruye等人合成了一系列正交酯模型化合物在pH4.5~7.4之間時存在不同水解速率并釋放抗癌藥物[68]。圖1-3阿霉素(DOX)偶聯(lián)到超支化雙親水嵌段共聚物、自組裝成膠束以及細(xì)胞內(nèi)pH觸發(fā)DOX釋放[65]構(gòu)建多類型pH響應(yīng)聚合物的納米顆粒已經(jīng)被廣泛的研究。Wei等人[69]提出利用包埋抗癌藥物小分子于納米藥物載體,來提高藥物遞送效率和減少藥物傳輸過程中的副作用,制備出酸性環(huán)境控制釋放的納米水凝膠。選用單體N-[(2,2-二甲基-1,3-二惡烷)甲基]丙烯酰胺(DMDOMA)合成酸敏感縮醛基的納米水凝膠,在酸性狀態(tài)下,納米水凝膠完全降解;而在正常生理環(huán)境中納米水凝膠穩(wěn)定存在。納米水凝膠具有良好的生物相容性,載藥納?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Facile preparation of pH-responsive PEGylated prodrugs for activated intracellular drug delivery[J]. Yue Song,Dian Li,Jinlin He,Mingzu Zhang,Peihong Ni. Chinese Chemical Letters. 2019(12)
[2]The acidic tumor microenvironment: a target for smart cancer nano-theranostics[J]. Liangzhu Feng,Ziliang Dong,Danlei Tao,Yicheng Zhang,Zhuang Liu. National Science Review. 2018(02)
本文編號:3524655
【文章來源】:蘭州大學(xué)甘肅省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校
【文章頁數(shù)】:147 頁
【學(xué)位級別】:博士
【部分圖文】:
(a)概述由金屬顆粒、無機(jī)鹽和聚合物等各種各樣藥物傳遞系統(tǒng)
性。1.1.1pH刺激性體內(nèi)生理微環(huán)境pH值變化是一個非常重要的生理調(diào)節(jié)參數(shù),例如正常組織和某些病灶部位之間、細(xì)胞外生理環(huán)境與細(xì)胞內(nèi)某些細(xì)胞器之間以及腸道和腸胃之間都存在差異性。眾所周知,細(xì)胞外生理環(huán)境和細(xì)胞質(zhì)(7.4)、溶酶體(4.5-5.5)和細(xì)胞核(5.5-6.0)存在pH值的差異。腫瘤組織或癌細(xì)胞內(nèi)快速的糖酵解供能以及在厭氧環(huán)境體系都導(dǎo)致腫瘤細(xì)胞內(nèi)中產(chǎn)出大量乳酸,造成胞內(nèi)大量H+排除形成酸性腫瘤細(xì)胞外微環(huán)境[51],更甚者在腫瘤組織中不足血液供應(yīng)和阻礙性淋巴引流也進(jìn)一步造成了腫瘤酸性微環(huán)境[52],從圖1-2可知,腫瘤細(xì)胞外與炎癥部位(6.0)的pH值都低于正常組織(7.4),腫瘤胞內(nèi)pH值都低于正常胞內(nèi)。圖1-2比較正常細(xì)胞與腫瘤細(xì)胞內(nèi)pH值差異[52]基于以上的現(xiàn)象,pH已經(jīng)成為刺激響應(yīng)納米粒子的內(nèi)源觸發(fā)因子而被廣泛的探究,當(dāng)藥物遞送到腫瘤部位時pH觸發(fā)響應(yīng)并釋放抗癌藥物,達(dá)到有效的抑制癌細(xì)胞生長與繁殖,從而降低全身細(xì)胞毒性。所以當(dāng)前關(guān)于pH響應(yīng)藥物遞送體系的生物醫(yī)學(xué)材料得到廣泛的研究,但是pH響應(yīng)型藥物遞送體系的制備離不開材料科學(xué)的研究。鑒于pH值的差異,該納米遞送材料發(fā)生不同理化性質(zhì)的變化,如材料物理特性變化如形貌、粒徑大小以及柔韌性等,例如,Griset等人采用pH刺激納米粒子發(fā)生溶脹,觸發(fā)包覆疏水抗癌藥物紫杉醇釋放,從而到達(dá)阻礙肺癌細(xì)胞生長[53]。此外,pH觸發(fā)刺激材料發(fā)生化學(xué)性質(zhì)變化如表面電勢反轉(zhuǎn)[54-55]、親/疏鏈轉(zhuǎn)變,材料崩解[56]等。Zhao等人以天然殼聚糖為基體,采用簡易法制備PEG化殼聚糖,自組裝過程中形成納米膠束,在pH5.0條件下觸發(fā)納米膠束崩解,DOX持續(xù)釋放;而在中性條件下(pH7.4)納米膠束穩(wěn)定,藥物低滲漏(降低正常細(xì)胞副作用)[57]。Wu等人構(gòu)建了PE
誠煊π哉锪浦萍戀納杓埔約疤逋餛攔?5左右)納米膠束,在pH=6.4-6.8條件下氨基官能團(tuán)被質(zhì)子化導(dǎo)致聚氨酯鏈溶解性增強(qiáng),出現(xiàn)膠束化與去膠束化之間的轉(zhuǎn)變使其藥物釋放[58]。除了上述情況之外,抗癌藥物小分子用pH敏感鍵共價到聚合物鏈上制備出pH刺激響應(yīng)藥物遞送體系。腙鍵、席夫堿、原酸酯、乙烯醚和磷酰胺[59-64]等一系列酸敏感鍵可有效的接枝抗癌藥物(如:DOX),pH控制藥物釋放實現(xiàn)癌細(xì)胞強(qiáng)的細(xì)胞毒性。Lee等人[65]報道了超支化雙親水嵌段共聚物聚環(huán)氧乙烷-超支化-聚甘油(PEO-hb-PG)的藥物遞送體系(圖1-3),采用酸敏感腙鍵方式接枝DOX,自組裝方式構(gòu)建新型納米膠束,使其具有pH觸發(fā)DOX釋放,強(qiáng)的細(xì)胞毒性和DOX釋放后形成親水結(jié)構(gòu)易于腎臟滲透等優(yōu)點。Ma等人構(gòu)建了新型觸發(fā)響應(yīng)和生物降解聚磷脂-抗癌藥物的前藥納米遞送體系[66]。關(guān)于雙藥遞送體系,Shen等人通過酯鍵方式將喜樹堿與短PEG鏈相連構(gòu)建脂質(zhì)體NPs,隨后封裝疏水藥物阿霉素[67],當(dāng)在pH<5和/或酯酶中迅速降解并釋放藥物。同樣地,Bruye等人合成了一系列正交酯模型化合物在pH4.5~7.4之間時存在不同水解速率并釋放抗癌藥物[68]。圖1-3阿霉素(DOX)偶聯(lián)到超支化雙親水嵌段共聚物、自組裝成膠束以及細(xì)胞內(nèi)pH觸發(fā)DOX釋放[65]構(gòu)建多類型pH響應(yīng)聚合物的納米顆粒已經(jīng)被廣泛的研究。Wei等人[69]提出利用包埋抗癌藥物小分子于納米藥物載體,來提高藥物遞送效率和減少藥物傳輸過程中的副作用,制備出酸性環(huán)境控制釋放的納米水凝膠。選用單體N-[(2,2-二甲基-1,3-二惡烷)甲基]丙烯酰胺(DMDOMA)合成酸敏感縮醛基的納米水凝膠,在酸性狀態(tài)下,納米水凝膠完全降解;而在正常生理環(huán)境中納米水凝膠穩(wěn)定存在。納米水凝膠具有良好的生物相容性,載藥納?
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]Facile preparation of pH-responsive PEGylated prodrugs for activated intracellular drug delivery[J]. Yue Song,Dian Li,Jinlin He,Mingzu Zhang,Peihong Ni. Chinese Chemical Letters. 2019(12)
[2]The acidic tumor microenvironment: a target for smart cancer nano-theranostics[J]. Liangzhu Feng,Ziliang Dong,Danlei Tao,Yicheng Zhang,Zhuang Liu. National Science Review. 2018(02)
本文編號:3524655
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