點陣Er:YAG 激光介導(dǎo)安全可控的抗體透皮研究
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【摘要】:[背景和目的]透皮給藥系統(tǒng)(Transdermal drug delivery system,TDDS)是一種理想的給藥方式,具有廣闊的市場前景。近年來,化學(xué)促滲劑、納米技術(shù)、離子導(dǎo)入、超聲、微針、射頻或熱消融等各種理化方法的引入,打開了生物大分子的透皮大門。然而,它們在幫助藥物克服皮膚屏障功能,實現(xiàn)有效TDDS的同時,對皮膚產(chǎn)生的刺激和破壞也成為TDDS的主要問題。尋找既對皮膚刺激性小、又能幫助生物大分子透皮的方法,是經(jīng)皮給藥領(lǐng)域的一個難點。在本文研究中,我們選擇創(chuàng)傷小、修復(fù)快、可控性好的點陣Er:YAG激光,探索了其對水溶性熒光抗體(四甲基異硫氰酸羅丹明-羊抗小鼠IgG,簡稱T-IgG,分子量約150kDa)的體內(nèi)外透皮作用,擬實現(xiàn)有效、安全、可控的TDDS。 [方法]以SD幼鼠(3-5d)背部皮膚為模型,我們采用經(jīng)典Franz擴散法觀察了24h中T-IgG透過點陣激光處理皮膚的體外透皮效應(yīng),并探索了不同點陣能量(0,12.5,25,37.5J/cm2)、點陣密度(0;5%,100孔/cm2;10%,210孔/cm2)及抗體濃度(0,0.5,1,2μg/ul)在不同時間點(2h、4h、6h、8h、20h、24h)對T-IgG透皮的影響。Western blot被用于評估T-IgG體外透皮24h后與小鼠IgG結(jié)合的生物活性。在體內(nèi)透皮研究中,組織冰凍切片與共聚焦顯微鏡被分別用于觀察T-IgG活體透皮2h、4h、6h、24h后在SD幼鼠皮膚矢狀面及冠狀面中的分布,以探索點陣激光介導(dǎo)T-IgG的透皮途徑。 [結(jié)果]SD幼鼠皮膚的組織病理顯示:角質(zhì)層、活性表皮層、真皮及皮下脂肪層分別約為20-40μm、30-50μm、80-100μm、90-150μm,皮膚總厚度約300-400μm;以12.5,25和37.5J/cm2三種點陣激光能量處理SD幼鼠皮膚后,可分別形成約50μm、100μm和150μm深的微孔道。在整個24h體外透皮試驗中,T-IgG在完整皮膚對照組(未經(jīng)激光處理組)中的累積透皮量分別為0.282士0.013(2h),0.353±0.018(4h),0.430±0.029(6h),0.522±0.027(8h),0.746±0.108(20h)和0.748±0.083μg/cm2(24h);PBS對照組中的累積透皮量(透過物多為皮膚組織中的非特異蛋白)分別為0.213±0.021(2h),0.278±0.011(4h),0.342±0.039(6h),0.402±0.048(8h),0.581±0.032(20h),0.665±0.027μg/cm2(24h). T-IgG在完整皮膚對照組中的24h累積透皮量與PBS對照組間無統(tǒng)計學(xué)差異(p0.05),而與點陣激光處理組間有顯著性差異(p0.001)。 隨著點陣能量的升高,24h內(nèi)T-IgG透皮量亦隨之增加,且增加幅度以透皮后期明顯。點陣能量為12.5,25和37.5J/cm2時的T-IgG累積透皮量(10%點陣密度,2μg/μl T-IgG15μl)分別為0.755±0.142vs.1.211±0.139vs.1.192±0.372(2h,P0.05);1.769±0.419vs.2.345±0.398vs.2.157±0.411(4h,P0.05);2.430±0.275vs.2.795±0.621vs.3.152士0.927(6h,P0.05);2.841±0.295vs.3.189±0.454vs.4.299±1.629(8h,P0.05);4.179±0.873vs.6.224±0.273vs.7.985±1.613(20h,P0.001);4.688±1.413vs.6.367±0.215vs.8.330±1.876μg/cm2(24h,P0.001).高能量組(37.5J/cm2組)與低能量組(12.5J/cm2組)間的透皮量在透皮后期(20h、24h)出現(xiàn)統(tǒng)計學(xué)差異,而在透皮8h前無統(tǒng)計學(xué)差異。 當固定點陣能量為25J/cm2、T-IgG濃度為2μg/μm時,10%點陣密度組與5%點陣密度組的累積透皮量分別為0.610±0.034vs.1.211±0.139(2h,P0.05),1.128±0.077vs.2.345±0.398(4h,P0.001),1.789±0.087vs.2.795±0.621μg/cm2(6h,P0.001),2.124±0.115vs.3.189士0.454(8h,P0.001),4.997±0.335vs.6.224±0.273(20h,P0.001),6.217±0.198vs.6.367±0.215μg/cm2(24h,P0.05)。即隨著點陣密度的增加,T-IgG透皮量亦隨之增加,且增加幅度以透皮早期(8h前)明顯,8h后,增加幅度減小,24h時趨于飽和。 當固定點陣能量和點陣密度(25J/cm2,10%),T-IgG的加樣濃度從0.5μg/μl增至2μg/μl時,T-IgG累積透皮量分別為0.656±0.266vs.1.211±0.139(2h,P0.05),0.791±0.146vs.2.345±0.398(4h,P0.001),0.998±0.188vs.2.795±0.621(6h,P0.001),1.107±0.167vs.3.189±0.454(8h,P0.001),1.914±0.666vs.6.224±0.273(20h,P0.001)和2.439±0.804vs.6.367±0.215μg/cm2(24h,P0.001).與0.5μg/μl濃度組相比,2μg/μl組的T-IgG透皮量在透皮早期和透皮后期均呈顯著性增加。經(jīng)蛋白電泳(Western blot)進一步分析,透皮24h后的T-IgG仍具有與鼠IgG結(jié)合的生物活性。 體內(nèi)透皮試驗中,T-IgG(2μg/μl,15μl)在完整皮膚對照組中透皮2h、4h、6h及24h后,共聚焦分層掃描及冰凍切片中均未見熒光信號。在點陣激光處理組(25J/cm2,10%,2μg/μl T-IgG15μl),體內(nèi)透皮2h后,共聚焦分層掃描及冰凍切片中亦未見明顯T-IgG熒光;4h后,點陣激光處理皮膚產(chǎn)生的微孔道中出現(xiàn)紅色熒光;6h后,熒光信號增強,并有向微孔道周圍彌散的趨勢;透皮24h后,T-IgG在共聚焦分層掃描熒光圖中的穿透深度約150μm(到達SD幼鼠真皮層),皮膚中見彌散的紅色熒光,且以毛囊處明顯。與此同時,24h后,大部分在6h前清晰可見的點陣激光產(chǎn)生的微孔道已修復(fù)閉合,在冰凍切片及共聚焦熒光圖中僅見到極少數(shù)模糊的微孔。 [結(jié)論]點陣Er:YAG激光能幫助150kDa的抗體大分子實現(xiàn)安全、有效、可控的透皮給藥,通過調(diào)控點陣激光密度、能量和抗體濃度,可分別實現(xiàn)透皮早期、后期和全程抗體透皮量增加。點陣Er:YAG激光介導(dǎo)抗體分子的透皮途徑與其在皮膚中產(chǎn)生的微孔道相關(guān)。這種安全可控的TDDS將為未來無創(chuàng)診斷及生物靶向治療提供理論基礎(chǔ)和研究方向。
【關(guān)鍵詞】:透皮給藥系統(tǒng) 點陣Er:YAG激光 抗體 可控性 熒光
【學(xué)位授予單位】:華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】:博士
【學(xué)位授予年份】:2014
【分類號】:R751.05
【目錄】:
- 英文縮略詞7-9
- 摘要9-12
- Abstract12-16
- 前言16-19
- 實驗材料與儀器19-22
- 實驗方法22-28
- 一、觀察點陣Er:YAG激光在SD幼鼠皮膚中產(chǎn)生的微孔道22
- 二、體外透皮試驗22-24
- 三、體外透皮試驗后TRITC-羊抗小鼠IgG的生物活性評估24-26
- 四、體內(nèi)透皮試驗26-28
- 實驗結(jié)果28-45
- 一、SD幼鼠的皮膚特征28
- 二、點陣Er:YAG激光在SD幼鼠皮膚中產(chǎn)生的微孔道28-30
- 三、TRITC-羊抗小鼠IgG體外透皮試驗30-37
- 四、TRITC-羊抗小鼠IgG體外透皮24h后的生物活性評估37-39
- 五、TRITC-羊抗小鼠IgG體內(nèi)透皮試驗39-43
- 六、點陣Er:YAG激光介導(dǎo)的TDDS安全性評估43-45
- 討論45-63
- 一、透皮研究中皮膚模型的選擇45-47
- 二、ProFractional點陣Er:YAG激光的特點47-48
- 三、點陣Er:YAG激光介導(dǎo)抗體分子透皮的有效性48-50
- 四、點陣Er:YAG激光介導(dǎo)抗體分子透皮的可控性分析50-54
- 五、點陣Er:YAG激光介導(dǎo)抗體分子的透皮途徑54-57
- 六、點陣Er:YAG激光介導(dǎo)抗體分子透皮的安全性57-58
- 七、經(jīng)皮給藥后的抗體分子在皮膚科診療中的應(yīng)用前景58-62
- 八、課題的不足之處和展望62-63
- 結(jié)論63-64
- 參考文獻64-72
- 附錄1 透皮給藥的研究進展及點陣激光的應(yīng)用(綜述)72-96
- 參考文獻88-96
- 附錄2 讀博期間發(fā)表論文96-97
- 附錄3 參加學(xué)術(shù)會議97-98
- 致謝98-99
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本文編號:622030
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