生物相容性良好的介孔二氧化硅納米粒(MSN)作為藥物載體主要有以下優(yōu)勢:(1)具有多孔特性,孔道大小可按照藥物分子的尺寸進行調整,以形成空間位阻限制藥物的聚集,使藥物以分子態(tài)、無定型態(tài)或微晶態(tài)高度穩(wěn)定地分散于載體中;(2)比表面積大,可獲得較高的載藥量,尤其適用于在臨床使用中劑量需求較大的藥物;(3)制備工藝簡單、成本低廉,穩(wěn)定的化學特性與表面豐富的硅醇基為載體的進一步功能化修飾提供了很好的結構基礎。研究分別以兩親性聚合物普朗尼克(Pluronic)和維生素E聚乙二醇琥珀酸酯(TPGS)為配體,通過薄膜分散水化法對載藥MSN進行包覆,旨在防止載藥系統(tǒng)在到達靶部位或靶組織前提前釋藥,降低藥物毒副作用,并提高載藥系統(tǒng)于生理介質中的分散穩(wěn)定性,延長載藥系統(tǒng)于體內的循環(huán)時間與改善藥物療效等。研究根據腫瘤組織特有的生理環(huán)境,將載藥MSN設計成具有谷胱甘肽(GSH)還原響應性釋藥特征的體系,以期通過載體于靶部位的集中釋藥來提高靶向遞藥系統(tǒng)的治療效率。首先采用硅烷水解偶聯(lián)反應將3-巰丙基三甲氧基硅烷與MSN表面的硅醇基通過硅醚鍵相連,得到巰基化的MSN(MSN-SH),再采用巰基置換反應,把2,2'-二硫二吡啶與MSN-SH表面的巰基相連,得到MSN-SS-Py,然后繼續(xù)用十八硫醇置換MSN-SS-Py表面的吡啶,得到具有較強疏水性的MSN-SS-C18,再于甲醇中采用吸附平衡法裝載阿霉素(DOX),最后離心收集載藥載體,將載藥載體和Pluronic混合分散于氯仿中,通過薄膜分散水化法將Pluronic包覆到載藥載體上,得到DOX/PSMSN。研究選取幾種疏(親)水端分子量占聚合物總質量百分比不同的Pluronic,包括:L61、P123、P105和F127,分別對MSN-SS-C18進行包覆,以體系在生理介質中的分散穩(wěn)定性為考察指標,篩選出P123用于體系的構建。表征結果顯示:MSN為粒徑約150 nm的蠶豆形載體,具有二維六方孔道結構;MSN-SS-C18的比表面積為877 m2/g,孔徑為2.4 nm,提示修飾基團沒有堵塞載體孔道,載體適于裝載藥物;而PSMSN的比表面積顯著下降到36 m2/g,孔徑已檢測不出,說明P123可與MSN-SS-C18緊密結合,并利用其自身的大分子結構有效覆蓋MSN-SS-C18的孔道,P123的質量占PSMSN總質量的27%;DOX/PSMSN載藥量為10.5%。載藥系統(tǒng)體外釋藥實驗結果顯示:DOX/PSMSN在不含GSH的pH 5.0 PBS中,24h DOX累積釋放量僅為20%,而在含有10mM GSH的pH 5.0 PBS中,24hDOX累積釋放量可提高2.2倍,說明DOX/PSMSN中十八烷基碳鏈和P123的結合可形成擴散屏障,減緩DOX在到達腫瘤組織前的提前釋放,且DOX/PSMSN具有對GSH的還原響應性釋藥特征。細胞實驗結果表明:PSMSN可被小鼠乳腺癌4T1細胞有效攝取,同時能夠實現在4T1細胞內的快速釋藥。細胞劃痕愈合和細胞遷移實驗結果顯示:濃度為125和250μg/mL的PSMSN與4T1細胞共同孵育后,細胞劃痕愈合率分別約為61%和35%,而對照組愈合率達90%以上;細胞遷移率分別約為對照組的50%和15%,說明P123能夠賦予PSMSN一定的抗4T1細胞轉移的活性。研究進一步采用光熱療法(PTT)來輔助增強還原響應型載藥MSN的抗腫瘤效果。首先同前述制備方法得到MSN-SH,然后采用巰基置換反應,把S-(2-氨基乙硫基)-2-硫代吡啶與MSN-SH表面的巰基相連,得到MSN-SS-NH2,再采用酰胺化反應將脂溶性的近紅外(NIR)光熱轉換劑Cypate與MSN-SS-NH2表面的氨基相連,得到具有較強疏水性的MSN-SS-Cy,最后同前述方法裝載DOX并包覆TPGS,構建出化療與PTT聯(lián)合作用的DOX/TCMSN。表征結果顯示:MSN-SS-Cy的比表面積為786 m2/g,孔徑為2.5 nm,提示修飾基團沒有堵塞載體孔道,載體適于裝載藥物;而TCMSN的比表面積顯著下降到42 m2/g,孔徑已檢測不出,說明TPGS可與MSN-SS-Cy緊密結合,并利用其自身的大分子結構有效覆蓋MSN-SS-Cy的孔道,TPGS的質量占TCMSN總質量的25%;DOX/TCMSN載藥量為12.2%。載藥系統(tǒng)體外釋藥實驗結果顯示:DOX/TCMSN在不含GSH的pH 5.0 PBS中,24 h DOX累積釋放量僅為27%,而在含有10 mM GSH的pH 5.0 PBS中,24 hDOX累積釋放量可提高1.8倍,且該體系在三次NIR光的激發(fā)下,皆使DOX釋放量呈現出脈沖式增加,說明DOX/TCMSN中的Cypate和TPGS的結合可形成擴散屏障,減緩DOX在到達腫瘤組織前的提前釋放,且DOX/TCMSN具有對GSH的還原與NIR光熱雙重響應性釋藥特征。以4T1細胞為模型細胞,研究發(fā)現:TCMSN在NIR光激發(fā)下所產生的熱量不僅可以直接殺傷腫瘤細胞,還能夠促進TCMSN從內涵體或溶酶體中的逃逸,提高DOX/TCMSN在細胞內的釋藥速率;約有30%的TCMSN于4 h內經溶酶體途徑被細胞外排,而粒子受光照作用從內涵體或溶酶體中快速逃逸之后,粒子的細胞外排減少了約18%,說明光照可間接增加藥物在細胞中的滯留時間;TCMSN中的TPGS可使細胞內的ATP含量于2 h內下降約30%,說明TCMSN可借助TPGS抑制P-糖蛋白對藥物的外排,由此進一步延長藥物在細胞內的作用時間。動物實驗結果表明:TCMSN(100mg/kg)靜脈注射后2h在腫瘤組織的分布接近峰值,此時用2 W/cm2的NIR光對準腫瘤部位照射,腫瘤組織有明顯的升溫現象,升溫可達11℃,已超過熱療所需的溫度閾值。腫瘤組織切片可見:光照過程極大促進了DOX/TCMSN于腫瘤部位的釋藥。藥效實驗結果表明:光照可使DOX/TCMSN自身的抑瘤率提高1.3倍,DOX/TCMSN光照組的抑瘤率是DOX溶液組的1.1倍。給藥過程中,DOX溶液組的小鼠體重下降約24%,經蘇木精-伊紅染色的組織病理切片觀察到心臟毒性,而DOX/TCMSN組的小鼠體重沒有明顯下降,且各臟器均未見損傷,說明TCMSN在一定程度上降低了DOX的毒副作用,并結合PTT增強了DOX治療的療效。
【學位單位】：沈陽藥科大學
【學位級別】：博士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：R943;R96

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本文編號：2825496