【摘要】：隨著納米技術(shù)和分子生物學的進步，具有特殊功能的納米顆粒被廣泛應用于疾病的診斷和治療，尤其在腫瘤治療方面。通過一些功能性分子修飾納米顆粒，使功能化納米顆粒在醫(yī)學治療中具有體內(nèi)實時診斷和藥物運輸?shù)忍匦�，有效地提高治療效率且減少藥物副作用。 磁性納米顆粒由于本身固有的磁學性能而受到廣泛關(guān)注。磁性Fe3O4納米顆粒因其制備方法簡單，生物相容性好以及表面易修飾等特性，被廣泛應用于磁性分離，生物傳感器，體內(nèi)醫(yī)學成像，藥物輸送，組織修復等方面，對腫瘤治療而言，其存在以下問題：1.如何在磁性Fe3O4納米顆粒上，構(gòu)建刺激性響應智能納米藥物控釋系統(tǒng)，使其在惡性腫瘤組織中實現(xiàn)智能按需釋藥；2.如何評價磁性Fe3O4顆粒藥物載體在活體動物中的作用效果，從而為其在臨床的安全使用提供科學依據(jù)。 基于上述問題，本文以生物大分子修飾磁性Fe3O4納米顆粒為構(gòu)建了具有溫度響應性磁性脂質(zhì)體藥物控釋系統(tǒng)、還原響應性自組裝磁性藥物控釋系統(tǒng)及pH-響應性酰肼/聚（甲基丙烯酸甲酯）(PMMA)修飾磁性藥物控釋系統(tǒng)。本文對上述三種藥物控釋系統(tǒng)進行了一系列材料表征、藥物控釋以及體外生物學評價。此外，對pH-響應性PMMA修飾磁性藥物控釋系統(tǒng)還進行了動物體內(nèi)腫瘤抑制評價，考察了該系統(tǒng)對動物體內(nèi)各器官所產(chǎn)生的副作用，為磁性Fe3O4納米顆粒更好地應用于臨床醫(yī)學提供科學依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下： 1.小尺度Fe3O4納米顆粒的合成。 利用化學溶膠-凝膠法、化學共沉淀法和熱分解法合成了尺寸小于100nm的Fe3O4納米顆粒。透射電子顯微鏡觀察表明：溶膠-凝膠法制備的Fe3O4納米顆粒呈圓形，分散性差，粒徑為90.4±4.7nm；化學共沉淀法制得的油酸包裹的Fe3O4納米顆粒呈圓形，分散性好，粒徑為14.3±3.9nm；熱分解法制得的Fe3O4納米顆粒在320℃下分解成圓形，380℃下呈立方體形，且分散性均很好，粒徑分別為16.5±2.1nm及30±4.1nm。傅里葉變換紅外光譜分析表明：所制得的納米顆粒均在590cm-1處有特征峰，表明所制材料為Fe3O4。磁滯回線結(jié)果表明，四種Fe3O4納米顆粒的磁化強度值分別為：27.113emu/g，57.759emu/g，38.599emu/g，26.998emu/g。 2.溫度響應性磁性脂質(zhì)體智能藥物控釋系統(tǒng)的構(gòu)建與生物學評價。 在溫敏性脂質(zhì)體中摻入粒徑為14.3±3.9nm疏水性Fe3O4顆粒構(gòu)建溫度響應性藥物控釋系統(tǒng)。利用Fe3O4顆粒的磁響應性，分離純化出所需的磁性脂質(zhì)體。透射電鏡及掃描電鏡觀察表明磁性脂質(zhì)體分散性好，粒徑分布為105.3±13.0nm。傅里葉變換紅外光譜分析，磁滯回線分析及熱重分析證實磁性脂質(zhì)體已成功制備。分別載入親水性模型藥物羥基熒光素和疏水性藥物阿霉素，利用熒光分光光度計檢測在不同溫度下，磁性脂質(zhì)體釋放的藥物量，證實所制備的磁性脂質(zhì)體藥物控釋系統(tǒng)具有溫度響應性。激光共聚焦和透射電鏡觀察表明該藥物載體能被乳腺癌細胞大量吞噬，并分布于細胞質(zhì)內(nèi)。細胞活性檢測和細胞核形態(tài)觀察結(jié)果表明磁性脂質(zhì)體被乳腺癌細胞吞噬后能將藥物釋放，并誘導細胞凋亡或死亡。 3.還原響應性兩親性聚合物HA-SS-PLA/Fe3O4自組裝藥物控釋系統(tǒng)的構(gòu)建 與生物學評價。 利用二硫鍵將親水性透明質(zhì)酸（HA）以及疏水性聚乳酸（PLA）交聯(lián)形成兩親性共聚物，通過其自組裝作用，將疏水性藥物紫杉醇及疏水性磁性Fe3O4納米顆粒包裹至膠束疏水內(nèi)腔中，構(gòu)建外殼親水的還原響應性的磁性藥物控釋系統(tǒng)。透射電鏡觀察表明其粒徑為405.4±28.0nm。傅里葉變換紅外線光譜分析、磁滯回線分析及熱重分析結(jié)果表明兩親性共聚物成功制備。紫外分光光度計檢測表明：紫杉醇在10mM二硫蘇木糖醇（DTT）加入后發(fā)生爆破式釋放。透射電鏡觀察表明：所構(gòu)建的親水性載藥系統(tǒng)被細胞的吞噬量遠遠大于疏水性的磁性Fe3O4納米顆粒。細胞活性檢測以及激光共聚焦觀察細胞核形態(tài)均表明該藥物系統(tǒng)具有良好的生物相容性，該載藥系統(tǒng)能在細胞內(nèi)釋藥，并誘導Hela細胞的凋亡。 4.具有pH響應性聚（甲基丙烯酸甲酯）（PMMA）修飾磁性納米立方體智能 藥物載體的制備以及體內(nèi)外生物學評價 利用聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）包裹磁性Fe3O4納米立方體，繼而將酰肼鍵修飾至PMMA上，最后通過藥物阿霉素與酰肼鍵形成具有pH響應性的腙鍵，從而將藥物加載到該藥物控釋系統(tǒng)。透射電鏡觀察表明PMMA成功包裹于磁性Fe3O4納米立方體表面，并且分散性良好，粒徑分布為32±3nm。傅里葉變換紅外線光譜分析，磁滯回線分析及熱重分析證實所設(shè)計的藥物控釋系統(tǒng)已成功制備。通過紫外分光光度計實時檢測了阿霉素的釋放情況。透射電鏡和激光共聚焦觀察表明該藥物控釋系統(tǒng)與Fe3O4納米立方體相比，被細胞吞噬的數(shù)量明顯增多，且都分布于細胞質(zhì)中。細胞活性檢測以及細胞核形態(tài)觀察表明該藥物控釋系統(tǒng)被細胞吞噬后，藥物的釋放能誘導細胞的凋亡。利用外界磁場將藥物控釋系統(tǒng)靶向至腫瘤組織處，并在腫瘤微環(huán)境的弱酸條件下使腙鍵斷裂，從而導致藥物釋放。裸鼠腫瘤模型實驗表明：經(jīng)過磁靶向引導治療的裸鼠腫瘤生長明顯受到抑制。同時，通過對腫瘤組織切片進行HE和TUNEL染色，觀察表明，經(jīng)過磁靶向引導治療的裸鼠腫瘤出現(xiàn)大面積的壞死。另外，裸鼠各主要器官的HE染色表明，在外界磁場的作用下，該藥物控釋系統(tǒng)能極大地減輕藥物對活體各主要器官的副作用。
【圖文】：

34成方法，成功制備 PNIPAM@ Fe3O4中空納米核殼結(jié)構(gòu)，該方法制備簡單，并且大大增加了載藥量[88]。近年來，一種名為 F127 的三嵌段共聚物被廣泛使用在藥物載體領(lǐng)域，F(xiàn)127 由中間疏水的聚（環(huán)氧丙烷）（PPO）和兩端親水的聚（環(huán)氧乙烷）（PEO）構(gòu)成。F127 由于具有兩親性，，能自組裝成中間疏水，外部親水的藥物載體。F127 在低溫時（0-5℃）處于流體，但隨著溫度的升高并達到轉(zhuǎn)變溫度時，F(xiàn)127會迅速發(fā)生溶膠-凝膠的轉(zhuǎn)變，而轉(zhuǎn)變溫度則取決于 PPO 與 PEO 之間的比列大小[87]。2009 年，Labhasetwar 等利用 F127 將油酸@ Fe3O4表面進行修飾，通過靜脈注射注入小鼠體內(nèi)，發(fā)現(xiàn) F127 修飾后的磁性 Fe3O4顆粒在小鼠腫瘤處穩(wěn)定的聚集，并且大大增強了 MRI 的對比度，如圖 1.1 所示[108]。同年，Jenn-Shing 等將葉酸修飾至 F127 磁性藥物載體上，發(fā)現(xiàn)顯著提升腫瘤組織對該藥物載體的攝入量，并加強其縱向弛豫時間，優(yōu)化了在 MRI 中的應用[109]。2011 年，Chauhan 等利用 F127包裹 β-環(huán)糊精修飾的磁性納米顆粒，該藥物載體將姜黃等抗癌藥物裝載于 β-環(huán)糊精內(nèi)，利用磁靶向?qū)⑵溥\輸至腫瘤組織處，發(fā)揮了抗癌藥物輸送和 MRI 的雙重作用[84]。

Vallet-Regí等利用介孔硅和磁性 Fe3O4組合構(gòu)建一種新。如圖 1.2 所示[80]，在該系統(tǒng)中，磁性 Fe3O4顆粒不再，還充當了介孔硅的封堵塞。雙鏈 DNA 一端連接于介連，成功的封堵了介孔硅的儲藥通道，當施加交變磁場圍溫度上升，達到 42℃-47℃時，DNA 雙鏈發(fā)生斷裂儲藥通道中釋放出來。該藥物釋放系統(tǒng)提高了載藥量，給藥的目的，是復合型多功能的智能藥物控釋載體。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2014
【分類號】：R318.08

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