【摘要】：近幾十年來,惡性腫瘤的發(fā)病率和死亡率持續(xù)增長,己經(jīng)嚴(yán)重威脅到人類的健康和生命。而臨床中現(xiàn)有的癌癥治療手段,如化療、手術(shù)及放療等,由于不具備腫瘤選擇性,在治療過程中對(duì)人體存在極大的副作用。光動(dòng)力治療(Photodynam ic Therapy,PDT)作為一種新型的治療手段出現(xiàn)在人們的視野中,并逐漸投入臨床應(yīng)用。通過選用光學(xué)性能優(yōu)異的光敏劑,可以實(shí)現(xiàn)熒光成像引導(dǎo)下的光動(dòng)力治療,此方法具有靈敏度高、副作用小等優(yōu)點(diǎn),在癌癥診斷和治療方面具有極大潛力。氟硼二吡咯(BODIPY)光敏劑具有非常優(yōu)良的光學(xué)性質(zhì)。通過調(diào)節(jié)并延長其中心結(jié)構(gòu)的共軛體系,可使其紫外-可見吸收紅移到近紅外區(qū),因此可作為熒光探針應(yīng)用于生物體成像,增加對(duì)組織穿透能力并減少背景熒光干擾;另外,應(yīng)用鹵素原子對(duì)BODIPY修飾以后,可以增加系間穿越的概率以快速提高其單線態(tài)氧產(chǎn)率,因此被廣泛應(yīng)用于生物體近紅外熒光成像引導(dǎo)的光動(dòng)力治療研究中。然而,現(xiàn)有的大多數(shù)BODIPY光敏劑疏水性較強(qiáng),無法直接作為小分子藥物應(yīng)用于體內(nèi)治療。因此,為將其快速并有效地輸送到腫瘤部位,研究者設(shè)計(jì)并研發(fā)了各種納米材料。本研究工作主要針對(duì)兩親性聚多肽功能性聚合物的合成及應(yīng)用而展開。在論文的第二章中,我們首先合成了一種具有高熒光量子產(chǎn)率和單線態(tài)氧量子產(chǎn)率的BODIPY-Br2光敏劑。然后,通過天冬氨酸-N-羧基環(huán)內(nèi)酸酐(Asp-NCA)的開環(huán)聚合(Ring Opening Polymerization,ROP)合成聚天冬氨酸(PAsp),并通過點(diǎn)擊化學(xué)(Click)反應(yīng)引入POEGMA作為親水嵌段,最后應(yīng)用N,N-二異丙基乙二胺取代PAsp側(cè)鏈,制備以三級(jí)胺的質(zhì)子化為驅(qū)動(dòng)力的pH響應(yīng)兩親性共聚物膠束。在模擬細(xì)胞微酸性條件(pH = 5.5)的藥物釋放測試中,發(fā)現(xiàn)該體系表現(xiàn)出明顯的促進(jìn)釋放行為。之后,采用透析法將BODIPY-Br2包裹進(jìn)膠束核內(nèi),并對(duì)HepG2癌細(xì)胞進(jìn)行體外實(shí)驗(yàn)。相比于黑暗條件下,在低光敏劑濃度(5.4μM)和極低能量密度(635 nm,12 J/cm2)的光照時(shí),細(xì)胞抑制率提高了 40%以上。同時(shí),可以通過BODIPY熒光成像觀測納米顆粒進(jìn)入癌細(xì)胞的能力,實(shí)現(xiàn)熒光成像和治療同步化。在第三章中,我們主要研究了半乳糖靶向聚多肽對(duì)肝癌細(xì)胞的可視化光動(dòng)力治療。以賴氨酸NCA開環(huán)聚合制備聚賴氨酸(PLys)作為疏水段,POEGMA作為親水段,在聚合物首端引入半乳糖基團(tuán)以使其具有被癌細(xì)胞表面受體識(shí)別的能力,該體系在水溶液可實(shí)現(xiàn)自組裝負(fù)載BODIPY-Br2。與Hela細(xì)胞相比,在HepG2細(xì)胞的靶向治療研究中表現(xiàn)出良好的治療效果,不僅表現(xiàn)出更快的細(xì)胞攝取行為,在極低能量密度(635nm,25mW/cm2,5min)的光照下,更是表現(xiàn)出明顯的細(xì)胞抑制率提升。在研究中發(fā)現(xiàn),PDT也存在一定的局限性,治療效果易受體內(nèi)各方面因素影響,無法實(shí)現(xiàn)對(duì)癌細(xì)胞生長的完全抑制。因此在第四章中,我們首先制備了一種可以通過化學(xué)反應(yīng)與聚合物連接的NHS-BODIPY-Br,確定其具有優(yōu)良的光學(xué)性能。而后以mPEG-OH作為引發(fā)劑,制備了以胱氨酸雙硫鍵為基礎(chǔ)的還原性響應(yīng)聚多肽,鍵連光敏劑后,采用透析法在納米凝膠主體內(nèi)引入阿霉素。該近紅外納米凝膠在谷胱甘肽(10mM)刺激下,表現(xiàn)出明顯的藥物增釋行為,其近紅外成像能力、光動(dòng)力治療-化療聯(lián)合治療效果令人滿意。為緩解因?yàn)槿毖鯇?dǎo)致的PDT受限情況,我們在接下來的工作中主要研究了自供氧體系的光動(dòng)力治療行為。在第五章中,基于Mn02能夠催化H202分解產(chǎn)氧的能力,我們首先將PLys氨基脫保護(hù),利用氨基還原高錳酸鉀制備了一種負(fù)載Mn02的納米顆粒,并采用乳液-揮發(fā)法進(jìn)一步自組裝負(fù)載BODIPY-Br2。測試發(fā)現(xiàn),該體系可分解H202(250 μM)并釋放氧氣。針對(duì)HepG2和4T1腫瘤細(xì)胞的研究表明,即使在缺氧條件下,在極低的光能密度(635 nm,25 mW/cm2,10min)照射后,細(xì)胞抑制率明顯升高。與此同時(shí),BODIPY-Br2優(yōu)秀的近紅外熒光特性可以實(shí)現(xiàn)癌細(xì)胞的跟蹤成像。在第六章中,利用紅細(xì)胞良好的攜氧特性,我們采用聚多肽結(jié)合血紅蛋白制備了一種人造紅細(xì)胞作為氧載體,以提高光動(dòng)力治療效果。將PAsp進(jìn)行炔基改性,并對(duì)血紅蛋白進(jìn)行疊氮化修飾,通過兩者之間的Click反應(yīng)進(jìn)行結(jié)合,整個(gè)制備過程在水溶液中進(jìn)行,不會(huì)影響蛋白質(zhì)活性。另外,在聚合物末端氨基引入NHS-BODIPY-Br,實(shí)現(xiàn)光敏劑的負(fù)載,該體系在水溶液中可自組裝,避免藥物運(yùn)輸中的泄漏問題。通過對(duì)HepG2癌細(xì)胞的體外研究,證實(shí)了制備的聚合物納米粒子攜氧、追蹤和治療能力。該體系具有良好的生物相容性及熒光成像能力,即使在缺氧條件下,當(dāng)暴露在低能量(635 nm,25mW/cm2,1Omin)光照下時(shí),也能夠明顯增加細(xì)胞殺傷率。本論文中,基于BODIPY光敏劑良好的熒光成像能力和光動(dòng)力治療能力,結(jié)合聚多肽的生物相容性和生物可降解性,我們主要應(yīng)用氨基酸NCA的開環(huán)聚合制備了聚多肽,并構(gòu)建了具有多種特性的功能性納米顆粒負(fù)載BODIPY光敏劑,旨在實(shí)現(xiàn)近紅外熒光成像引導(dǎo)的光動(dòng)力治療。
【學(xué)位授予單位】：中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R730.5;O657.33
【圖文】：

圖１－１光動(dòng)力治療（ＰＤＴ）的發(fā)現(xiàn)歷程逡逑

（Ｔｈｅｒａｎｏｓｔｉｃｓ）這個(gè)全新模式逐漸得到大家的關(guān)注和認(rèn)可［２５］。在早期研宄中，研逡逑宄者主要通過將造影劑和治療藥物同時(shí)負(fù)載的方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的精準(zhǔn)診療［２６］；逡逑而近十幾年來對(duì)光敏劑的研究為醫(yī)學(xué)界中對(duì)癌癥的診療提供了新的思路。如圖１－逡逑２中所示，當(dāng)光敏劑受到一定波長的光激發(fā)到達(dá)激發(fā)態(tài)以后，在回到基態(tài)的過程逡逑中，可能經(jīng)歷的過程十分復(fù)雜。其中，除去前文中提到的通過系間穿越發(fā)揮光動(dòng)逡逑力治療作用外，還可以直接通過熒光發(fā)射的形式發(fā)揮其熒光探針的基礎(chǔ)作用。因逡逑此，相對(duì)于其他普通的熒光探針，光敏劑存在著非常明顯的優(yōu)勢。通過對(duì)其結(jié)構(gòu)逡逑的調(diào)節(jié)，開發(fā)同時(shí)具有優(yōu)良的光動(dòng)力治療和熒光成像效果的光敏劑，即可通過一逡逑次用藥同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤的診斷和治療。逡逑３逡逑

邐邐邐邋ｈｈ邋ｍ逡逑圖１－２光動(dòng)力治療（ＰＤＴ）的基本原理逡逑１．１．２邋熒光成像引導(dǎo)的光動(dòng)力治療逡逑近幾十年來，隨著各種新型成像技術(shù)（如磁共振、超聲、ＣＴ及熒光探針成逡逑像等）的出現(xiàn)［１５—１７］，癌癥的治療過程逐漸由“看不見”發(fā)展為“可視化”。尤其逡逑是熒光成像技術(shù)憑借其無放射性和成像靈敏性等優(yōu)勢，已成為一個(gè)重要研宄課題。逡逑應(yīng)用熒光顯微鏡和流式細(xì)胞儀等檢測儀器，可以完成細(xì)胞層次上對(duì)熒光探針信號(hào)逡逑的捕捉，跟蹤藥物治療過程，研究藥物治療機(jī)理。逡逑當(dāng)前應(yīng)用于腫瘤熒光成像診斷的熒光探針多種多樣，如量子點(diǎn)、上轉(zhuǎn)換材料逡逑和有機(jī)小分子染料等［１８＿２＜）］。生物體內(nèi)存在的血紅蛋白和一些生物色素等在紫外－逡逑可見光區(qū)存在較強(qiáng)的吸收和熒光，而研究表明，近紅外光在生物體組織中穿透能逡逑力強(qiáng)且對(duì)組織損傷低

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前2條

1 王明智;杜建忠;;氨基酸環(huán)內(nèi)酸酐開環(huán)聚合制備多肽聚合物及其應(yīng)用進(jìn)展[J];高分子學(xué)報(bào);2014年09期

2 陳荊曉;王慧媛;許小丁;陳巍海;張先正;;用于基因和藥物傳遞的多肽及聚多肽材料[J];高分子學(xué)報(bào);2011年08期

本文編號(hào)：2750248