纳米药物递送系统的构建及其抗肿瘤活性的研究

发布时间：2020-06-27 07:42

【摘要】：当今因为癌症而死亡的人越来越多,人们面对癌症的入侵通常也只能感到无能为力。目前,癌症的治疗方法通常基于手术干预、RT、新辅助化疗(ChT)、激素治疗(HT)或分子靶向治疗(MT)。然而,每个癌症个体和患者的身体状况不一样,并且在每一种治疗癌症的方案中,治疗过程中产生的毒副作用也会让患者感到痛苦万分。所以要找到一种既可以抑制癌症的恶化,又对其它正常组织不会产生副作用的方法是一件非常迫切的事。诺贝尔医学奖获得者Christian de Duve报道了一种新的治疗癌症的方法,通过破坏溶酶体膜使得细胞自溶来杀死癌细胞,也就是把溶酶体定义为“自杀包”。简而言之,当某种药物进入癌细胞溶酶体内时,在药物的作用下,溶酶体膜的通透性会提高,因此其中的某些特定组织蛋白会从溶酶体释放到细胞质中,就会引起细胞发生凋亡或类似凋亡的途径。此种杀死癌细胞的方法还可以有效的克服癌细胞的耐药性,因此,使用溶酶体作为潜在的治疗靶点已经引起越来越多的关注在纳米材料中,空心介孔二氧化硅纳米材料已经被广泛应用。因为在所有纳米材料中,其具有优异的生物相容性、大表面积、大孔体积和可调节的孔径。此外,空心介孔二氧化硅的表面还可以进一步修饰靶向物质。多巴胺在材料的修饰以及作为搭建空心介孔二氧化硅和靶向物质的桥梁方面具有很大的潜力。靶向物质通常对癌细胞的某个部位具有特定的识别功能,所以利用靶向物质来进行靶向性的治疗已成为当下医学研究中的热点之一。在利用纳米材料载药得到药物递送系统的过程中,大多数抗癌药物的溶解性差和非特异性限制了其在临床上的应用。然而,通过药物结合物制得的纳米药物粒子具有高载药量和被动肿瘤靶向的能力。基于上述内容,本文构建了两种不同的纳米药物递送系统。一是利用空心介孔二氧化硅载上阿霉素并用碳酸氢钠处理,然后在其表面修饰上聚多巴胺后,再进一步连接叶酸,合成具有靶向性的纳米药物递送系统。二是利用酰胺键把两个阿霉素分子结合起来,然后通过超声制成纳米药物粒子。具体内容如下:(1)具有靶向性以及可产生气泡的pH响应型纳米递送系统的构建本文参照课题组之前合成空心介孔二氧化硅(HMSNs)的方法制得了HMSNs,然后载上阿霉素(DOX)并用碳酸氢钠处理(NaHCO_3)处理,在其表面修饰上聚多巴胺(pDA),再连接上叶酸就制得了本文所需的纳米药物递送系统BGNSs@pDA-FA。首先我们通过透射电子显微镜(TEM)、Zeta电位和制备过程中颜色的变化来表征了材料的成功合成。然后本文通过体外释放实验证实BGNSs和BGNSs@pDA-FA只有在肿瘤内的弱酸性环境下才会释放药物。此外,通过超声成像实验可以观察到,当在pH为7.4的PBS溶液中,材料几乎没有气泡产生。只有在pH为5.0的时候才会产生气泡。但是体外释放和超声成像两者的结果都展现了BGNSs@pDA-FA的药物和气泡的产生都要比BGNSs的少,这是因为其中修饰的pDA阻碍了药物和气泡的产生,但此并不影响材料对细胞的抗癌效果。(2)BGNSs@pDA-FA对细胞MCF-7、MCF-7/ADR和MCF-10A的抑制作用本文采用了三种细胞来考察了BGNSs@pDA-FA对细胞的作用效果,分别是MCF-7、MCF-7/ADR和MCF-10A细胞。分别采用了体外细胞毒性实验、荧光共定位(CLSM)、溶酶体膜通透性实验(LMP)、Caspase-3酶活性实验、叶酸竞争实验和乳酸脱氢酶实验来研究BGNSs@pDA-FA的作用机制。体外细胞毒性实验表明BGNSs@pDA-FA表现出更好的抗癌效果,并且对正常组织的副作用也较小。CLSM实验验证了本文材料大多数进入了溶酶体,也有少数进入细胞质,这是因为材料进入溶酶体后,气泡的产生提高了溶酶体膜的通透性,伴随释放出的药物就会从溶酶体中进入细胞质。LMP实验证实到BGNSs@pDA-FA确实产生了气泡,并提高了LMP。此外为了验证本文材料是通过什么方式引起癌细胞死亡的,通过实施的Caspase-3酶活性实验和乳酸脱氢酶实验验证到:BGNSs@pDA-FA引起癌细胞死亡是通过凋亡或类似凋亡的途径,不是通过细胞坏死这一途径。叶酸竞争实验表征了BGNSs@pDA-FA中叶酸的成功连接,并且BGNSs@pDA-FA对癌细胞表面的叶酸受体起到了表达作用。综上所述,BGNSs@pDA-FA起到了更佳的抗癌作用。(3)基于酰胺键连接的药物递送系统的构建及其抗癌研究本文通过把两个阿霉素通过酰胺键连接在一起,然后通过超声处理制得药物结合的纳米材料DCD,在溶酶体内酰胺酶的存在下,酰胺键会断裂从而释放出DOX。相比于游离的DOX,其具有可控释放的特性和更好的抗癌效果而对正常组织的副作用较小。本文通过TEM、荧光光谱、动态光散射(DLS)、质谱、氢谱和碳谱表征了DCD的成功合成。DCD对细胞的毒性实验证实到:与MCF-7细胞孵育24小时后,DCD纳米材料和游离DOX的最大半抑制浓度(IC50)分别为8.16和2.30μg/mL,孵育48 h后,IC50分别为4.53和0.91μg/mL。与MCF-7/ADR孵育24小时后,其IC50分别为46.6和60.1μg/mL,孵育72小时后分别为3.33和6.30μg/mL。与MCF-10A细胞孵育24小时后,其IC50值分别为4.05和2.28μg/mL,孵育48小时后,分别为1.53和0.93μg/mL。以上数据表明DCD的抗癌效率比游离的DOX好,对正常组织产生的副作用也要比DOX小。Caspase-3酶活性和乳酸脱氢酶实验证实到DCD引起细胞的死亡是通过凋亡或类似凋亡的途径,而不是坏死。因此利用药物自身结合来形成纳米材料,在癌症治疗中具有很好的前景。
【学位授予单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TB383.1;TQ460.1
【图文】：

生长因子受体,缺氧区,可塑性,肿瘤细胞

环境与耐药性的关系；由于血管异常（B 和 C）在肿瘤细胞环境中形成的缺氧区（和凋亡因子（D）的调节改变可能导致细胞可塑性和侵袭性的 MDR 特征，例如生长药物外排转运蛋白（F）的过量表达、回归的无氧代谢（G）、pH（H）降低和增加（H）瘤耐药机制症的有效医治过程中，肿瘤的多药耐药性（MDR）是主要的障功效和布局不相关的化疗药物的复原状况。耐药性可以是内在露于化学治疗剂而获得。耐药机制代表了对毒性损伤和细胞压机制分为五类：（1）药物转运蛋白的诱导（2）DNA 修复（3）4）靶蛋白的基因扩增或突变（5）存活/凋亡途径的改变[20]。尽但 MDR 表型通常是多种 MDR 机制如阻断凋亡和增加药物外排外排转运蛋白能提高肿瘤细胞的耐药性，选择性的参与到小分。ATP 结合盒（ABC）药物转运蛋白家族在排出细胞毒性药物，以便防止细胞内药物的累积，从而导致细胞产生耐药性[23]。

癌症,肿瘤复发,耐药性,干细胞

图 1.2 癌症干细胞（CSC）对耐药性和肿瘤复发的作用机制阿霉素（DOX）阿霉素（DOX）是一种用于治疗癌症的药物，它对治疗的癌症种类非常广泛细胞的各个周期都具备一定的杀伤作用。DOX 被认为是最有效的化疗药物被用作治疗许多癌症的一线药物。然而，用它来治疗癌症患者会产生严重反应，致使患者的其它健康问题出现和正常组织也会受到损伤，比如心脏然一些基于 DOX 的纳米材料目前正在临床中使用，但如果要促进癌症治展,进一步的研究是必要的。1 DOX 的历史简介DOX 与柔红霉素、表柔比星和伊达比星等都属于蒽环类抗生素家族。1940 年man 和 Woodruff 发现了第一种具有抗肿瘤活性的抗生素：放线菌素 A，这由抗生素放线菌产生的抗菌化合物[38]。不久之后，1952 年，来源于微生物种物质放线菌素 C 在动物物种中表现出抗肿瘤活性，这些微生物代谢物被

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