發(fā)布時間：2020-08-15 12:23

【摘要】：惡性腫瘤是致死率最高的疾病之一。目前,惡性腫瘤的臨床治療仍面臨巨大挑戰(zhàn)。納米科技的發(fā)展為腫瘤抑制提供了新的契機�；诩{米顆粒的抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)具有明顯優(yōu)勢,包括提高藥物的穩(wěn)定性和生物利用度,降低藥物對正常組織的副作用。更重要的是,憑借其獨特的增強滲透性和滯留性(EPR)效應(yīng),納米顆粒被廣泛開發(fā)為藥物遞送載體。隨著對腫瘤微環(huán)境的不斷了解,基于腫瘤微環(huán)境的內(nèi)源性特征(pH,谷胱甘肽,三磷酸腺苷,酶等)或外源性刺激信號(光,磁場,超聲等)構(gòu)建的智能響應(yīng)藥物遞送系統(tǒng)相繼被開發(fā)。這些智能藥物遞送系統(tǒng)能在宿主體內(nèi)循環(huán)中表現(xiàn)出 零過早釋放‖,而在信號刺激下將藥物遞送到腫瘤部位,并原位釋放藥物,顯著降低藥物的系統(tǒng)毒性。在眾多納米材料中,介孔硅納米顆粒(MSNs)由于其良好的生物相容性、較高的藥物負(fù)載效率、尺寸可調(diào)性以及表面易修飾性等優(yōu)勢引起人們廣泛關(guān)注。然而,基于納米顆粒的藥物遞送系統(tǒng)仍然面臨遞送效率低的問題。主要原因在于在靜脈給藥情況下,納米制劑在體內(nèi)運輸過程中會遭遇一系列生理和病理障礙,包含血液、腫瘤組織和腫瘤細(xì)胞三個層面的屏障,如腎清除、非特異性的蛋白吸附和單核吞噬系統(tǒng)的清除、致密的腫瘤基質(zhì)和較高的瘤內(nèi)壓力、細(xì)胞膜屏障、溶酶體捕獲以及腫瘤耐藥性等,極大地阻礙了納米藥物的有效遞送。因此,迫切需要開發(fā)具有克服遞送障礙的新型納米體系以切實提高腫瘤抑制效果。基于以上背景,本論文以克服納米藥物遞送障礙和提高腫瘤抑制效果為目的,選用介孔硅顆粒作為基礎(chǔ)材料,設(shè)計并制備了幾種智能響應(yīng)性的納米藥物遞送系統(tǒng),并評價其抗腫瘤相關(guān)生物學(xué)性能。主要的研究內(nèi)容和結(jié)論如下:(1)級聯(lián)pH響應(yīng)性的中空硅藥物控釋系統(tǒng)的構(gòu)建及抗腫瘤研究為了克服藥物遞送過程中血液層面障礙和細(xì)胞膜屏障,以中空介孔硅為載體,通過兩種酸敏感的化學(xué)鍵(硼酸酯和苯亞胺鍵)依次將β-環(huán)糊精和PEG引入到顆粒表面,其中β-環(huán)糊精作為介孔封堵劑防止藥物泄漏,PEG賦予納米顆粒隱身特性。一系列表征證實我們已成功構(gòu)建了級聯(lián)pH響應(yīng)性的納米藥物遞送系統(tǒng)(HMSNs-β-CD/Ada-PEG)。藥物釋放實驗證明了該體系具有pH控釋特性。蛋白吸附和巨噬細(xì)胞吞噬實驗結(jié)果顯示HMSNs-β-CD/Ada-PEG體系能顯著抑制非特異性蛋白吸附和細(xì)胞攝取,證實了其潛在的血液穩(wěn)定性。隨后我們在體外細(xì)胞層面檢測納米體系的細(xì)胞攝取以及細(xì)胞凋亡情況。實驗證明HMSNs-β-CD/Ada-PEG體系在弱酸條件下吞噬效率較高,證實了第一重pH響應(yīng)可介導(dǎo)PEG脫離并促進腫瘤細(xì)胞內(nèi)吞。激光共聚焦、DNA ladder以及流式分析等凋亡檢測實驗證實胞內(nèi)溶酶體酸性條件可介導(dǎo)第二重pH響應(yīng),導(dǎo)致β-環(huán)糊精的脫離和藥物的胞內(nèi)釋放,進而誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。最后,體內(nèi)實驗結(jié)果表明HMSNs-β-CD/Ada-PEG@DOX具有良好的生物安全性且能顯著抑制體內(nèi)腫瘤的生長。本研究為基于腫瘤微環(huán)境刺激響應(yīng)的新型藥物遞送系統(tǒng)的開發(fā)提供新思路。(2)多級刺激響應(yīng)性中空硅納米體系用于腫瘤深層滲透和程序化抗腫瘤研究為了克服藥物遞送的組織滲透障礙以提高整體療效,我們制備了多級刺激響應(yīng)性電荷/尺寸雙轉(zhuǎn)換的多功能納米系統(tǒng)。以中空介孔硅(HMSN)為藥物載體,依次引入親水性的殼寡糖(CS)、二甲基馬來酸酐(DMA),其中電負(fù)性的DMA賦予中空硅顆粒(HMSN-CS(DMA))電荷反轉(zhuǎn)特性。在裝載抗癌藥吉西他濱(GEM)后,將預(yù)先制備小粒徑的順鉑前藥偶聯(lián)的樹枝狀分子(PAMAM-Pt)通過靜電作用整合到顆粒表面來制備納米體系(HMSN@GEM-CS(DMA)/PAMAM-Pt)。所制備的納米系統(tǒng)在pH 7.4條件下有穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)和合適的尺寸,有利于腫瘤富集。一旦到達腫瘤組織,該體系可響應(yīng)腫瘤微環(huán)境弱酸性,解體成HMSN@GEM-CS(～120 nm)和PAMAM-Pt樹枝狀大分子(～5 nm)。然后HMSN@GEM在表面腫瘤組織發(fā)揮抗腫瘤作用,而PAMAM-Pt憑借其小尺寸滲透到腫瘤深層,實現(xiàn)正電荷介導(dǎo)的胞吞作用和溶酶體逃逸。最后PAMAM-Pt在胞內(nèi)還原環(huán)境下釋放出活性順鉑,殺死位于組織深層的腫瘤細(xì)胞。一系列表征實驗證實我們已成功構(gòu)建了HMSN@GEM-CS(DMA)/PAMAM-Pt復(fù)合體系。Zeta電位和水動力學(xué)直徑檢測證明HMSN-CS(DMA)/PAMAM-Pt體系具有pH依賴性的電荷/尺寸雙重轉(zhuǎn)換特性。釋放實驗表明HMSN-CS(DMA)/PAMAM-Pt體系可響應(yīng)弱酸和還原刺激依次釋放PAMAM和順鉑。多細(xì)胞球模型體外實驗證明HMSN-CS(DMA)/PAMAM-Pt體系可在弱酸條件下獲得有效的細(xì)胞球滲透和腫瘤細(xì)胞攝取,有效地誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。最后,體內(nèi)實驗結(jié)果表明HMSN@GEM-CS(DMA)/PAMAM-Pt具有良好的生物安全性且能顯著抑制體內(nèi)腫瘤的生長。(3)近紅外光響應(yīng)性的介孔硅藥物控釋系統(tǒng)的構(gòu)建與生物學(xué)評價為了克服溶酶體屏障以及增加納米藥物體系的臨床可用性,我們構(gòu)建了一種光響應(yīng)性的MSN-ZOL@t LB-IR780藥物控釋系統(tǒng)。以介孔硅顆粒作為基底材料,通過超支化聚乙烯亞胺(PEI)緩沖層將脂質(zhì)雙層穩(wěn)定的偶聯(lián)到顆粒表面,其中抗癌藥物ZOL和光敏劑IR780分別被裝載到介孔硅和脂質(zhì)雙層內(nèi)。相關(guān)表征手段證明我們已成功制備了MSN-PEI@t LB體系。釋放實驗表明MSN-calcein@tLB-IR780體系具有近紅外光響應(yīng)性的藥物控釋特征。隨后,細(xì)胞層面的激光共聚焦和流式分析等檢測結(jié)果證明MSN-calcein@tLB-IR780體系可被腫瘤細(xì)胞高效內(nèi)吞,并在近紅外照射情況下在胞內(nèi)產(chǎn)生活性氧,進而通過光化學(xué)內(nèi)化作用介導(dǎo)藥物釋放以及溶酶體的逃逸。細(xì)胞活性檢測、細(xì)胞核形態(tài)觀察以及凋亡雙染實驗結(jié)果證明與單一療法相比,MSN-ZOL@t LB-IR780體系介導(dǎo)的化療和光動力聯(lián)合療法在抑制腫瘤細(xì)胞生長和誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡方面具有更加顯著的效果,該生物相容性良好的多功能納米體系具有潛在的臨床應(yīng)用前景。(4)腫瘤弱酸性活化的多功能硅包金納米系統(tǒng)的構(gòu)建及抗腫瘤研究為了克服藥物遞送的血液障礙,細(xì)胞膜屏障以及規(guī)避耐藥性,我們制備了兼具電荷反轉(zhuǎn)、線粒體靶向以及多重增強的光動力和光熱聯(lián)合療法的多功能納米系統(tǒng)。在介孔硅涂層金納米棒(AuNR@MSN)裝載光敏劑ICG后,引入β-環(huán)糊精、功能肽RLA、PEG聚合物,制備復(fù)合納米系統(tǒng)(AuNR@MSN-ICG-RLA/CS(DMA)-PEG)。一系列表征實驗證實我們已成功制備了AuNR@MSN-ICG-RLA/CS(DMA)-PEG復(fù)合納米�；钚匝鯔z測證實了所構(gòu)建的復(fù)合體系具備多重活性氧產(chǎn)生機制。細(xì)胞實驗證明AuNR@MSN-ICG-RLA/CS(DMA)-PEG體系具有pH依賴性的腫瘤細(xì)胞內(nèi)吞、線粒體靶向以及在近紅外光照下誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡的特性。體內(nèi)實驗證明AuNR@MSN-ICG-RLA/CS(DMA)-PEG體系可以憑借其表面的CS(DMA)-PEG聚合物實現(xiàn)腫瘤的靶向富集,進而在近紅外照射下顯著抑制體內(nèi)腫瘤生長且不損傷正常的組織。該體系為基于光療的新型多功能納米系統(tǒng)的開發(fā)提供新思路。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：R96;R943
【圖文】：

重慶大學(xué)博士學(xué)位論文游離藥物相比，納米藥物載體具有許多明顯的優(yōu)勢，例如增加藥物穩(wěn)藥物在腫瘤組織中積累以及控制藥物的釋放等[10, 11]。這些優(yōu)點可以顯的生物利用度，降低其系統(tǒng)毒性。其中，實體瘤中增強的滲透性和滯R）的發(fā)現(xiàn)是納米藥物載體快速發(fā)展的最大動力[12]。具體來說，如圖 1.1組織的血管內(nèi)皮結(jié)構(gòu)是致密且有序的，大分子和納米顆粒難以從血管中瘤組織需要大量的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)以維持其快速生長，因此具有快速腫瘤血管通常具有高度無序，間隙寬，結(jié)構(gòu)完整性差等缺陷，這就提或納米顆粒從血管滲入到腫瘤組織的機會；與此同時，受損的淋巴引步增強了大分子或納米顆粒在腫瘤組織中的滯留[13, 14]。增加的滲透和作用促進了納米顆粒在腫瘤中的積累。

血管通常具有高度無序，間隙寬，結(jié)構(gòu)完整性差等缺陷，這就米顆粒從血管滲入到腫瘤組織的機會；與此同時，受損的淋巴強了大分子或納米顆粒在腫瘤組織中的滯留[13, 14]。增加的滲透促進了納米顆粒在腫瘤中的積累。圖 1.1 典型的 EPR 效應(yīng)示意圖[13]1.1 Schematic representation of the enhanced permeability and retention (EPR)

括各種無機納米顆粒如介孔二氧化硅納米顆粒[16-18]，金納米顆粒[1粒[20, 21]等和各種有機納米材料如聚合物納米顆粒[22]，脂質(zhì)體[23, 24]和了獲得靶向功能，納米載體設(shè)計還可結(jié)合特異性靶向組分（即肽[2，乳糖[28, 29]，葉酸[30]，透明質(zhì)酸[31]等）以增加載體對靶細(xì)胞的識別表性的無機納米載體中，金和氧化鐵納米顆粒以其特有的物化性質(zhì)。與其他金屬納米顆粒相比，金納米顆粒具有較高的化學(xué)穩(wěn)定性，改變制備參數(shù)來調(diào)節(jié)金顆粒的形狀，如球形，棒狀，籠狀等。此外顆粒的光吸收和光散射性質(zhì)還可用于光熱和光動力治療。目前已有納米顆粒作為載體遞送抗腫瘤藥物如多柔比星，喜樹堿，5-氟尿嘧啶用于腫瘤化療[32]。2011 年，Wang 等構(gòu)建了基于金納米顆粒的藥物控傷癌細(xì)胞[33]。如圖 1.3 所示，該系統(tǒng)以金納米顆粒為載體，將抗癌藥酸敏感性的腙鍵偶聯(lián)到顆粒表面制備藥物控釋體系。當(dāng)該體系經(jīng)癌胞內(nèi)酸性溶酶體后，腙鍵連接紐帶水解，實現(xiàn) pH 響應(yīng)性的阿霉素顆粒憑借其獨特的光學(xué)性能在藥物釋放的同時可實現(xiàn)阿霉素?zé)晒獾目梢暬哪[瘤抑制。

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前1條

1 ;Overcoming drug efflux-based multidrug resistance in cancer with nanotechnology[J];癌癥;2012年02期

本文編號：2794106