多重刺激响应型聚合物纳米颗粒在癌症治疗中的研究

发布时间：2020-09-25 22:11

　　纳米载体携载化疗药物用于抗肿瘤是目前肿瘤治疗研究中的热点。纳米载体用于肿瘤治疗有许多的优点,它不仅可以对水溶性较差的化疗药物起到很好的增溶效果,同时通过接枝靶向基团和具有刺激响应性化学键,能使抗肿瘤纳米载体实现药物靶向传递的同时也能使药物在肿瘤细胞内可控释放。传统的纳米载体往往只具有单一的刺激响应性或者单一的靶向效果,而体内真实的环境相对复杂,单一的刺激响应往往不能使纳米颗粒在进入肿瘤细胞后快速地响应细胞内或者外加的刺激,故无法实现药物快速释放。同时,随着抗肿瘤研究的深入,纳米靶向载体的研究也逐渐地从靶向细胞层面向细胞器层面深入。本论文旨在构建多靶向及多刺激响应的聚合物纳米载体,并考察其相关性能,体外释放药物以及体外和体内抗肿瘤效果。本论文第二章,我们采用具有二硫键的单保护胱胺开环聚合己内酯,将二硫键高效地引入到高分子聚合物中,避免了传统接枝响应基团接枝率不高的问题。之后通过缩合反应,成功合成了具有PBA靶向的PEG-SS-PCL,抗肿瘤药物DOX则通过酸不稳定腙键链接在两亲性高分子的疏水端。体外药物释放实验表明,胶束在双重刺激条件下,胶束结构的变化最终导致了药物的快速释放。通过激光共聚焦显微镜观察,具有靶向双响应的胶束能更多地被肿瘤细胞所内吞,进入细胞之后,在细胞内pH刺激和GSH刺激下,药物能快速地从胶束中释放。空白材料对正常细胞和肿瘤细胞都几乎无毒,而载药胶束中,具有靶向和双响应的PBA-PEG-SS-PCL-hyd-DOX胶束在靶向作用和双响应刺激下,具有最好的抗肿瘤效果。最后,通过荷H22肿瘤小鼠的体内抗肿瘤实验中,进一步的说明PBA-PEG-SS-PCL-hyd-DOX胶束能更好地靶向肿瘤组织,取得了最好的抗肿瘤效果。组织学层面,通过HE染色和TUNEL染色,表明了空白材料对肿瘤细胞无杀害,而PBA-PEG-SS-PCL-hyd-DOX胶束则具有最好的抗肿瘤效果。在论文第三章,我们设计出了能逐步响应环境刺激,同时协同了化疗和光动力治疗的刺激响应型纳米胶束。DLS结果显示胶束在酸性环境和还原性环境下,胶束粒径有所变化。高效液相色谱(HPLC)结果进一步证实,胶束在酸性环境,首先断裂出前药小分子PBA-SS-CPT,之后在GSH刺激下,进一步转化成CPT。细胞吞噬实验中,细胞流式结果显示原卟啉能通过光化学内在化作用增强胶束的内吞。载药胶束的细胞毒性实验显示,由于光敏剂PpIX的存在,光照会增加Dex-g-PpIX-g-PBA-SS-CPT(DPPSC)胶束的细胞毒性,同时,由于胶束逐步地响应细胞内外的环境,导致了药物的高效释放,从而导致了细胞毒性的增加。短时的光照能促进整个胶束逃逸溶酶体,同时,由于溶酶体内的酸性环境,PBA-SS-CPT能很好的从胶束中脱落,然后进入细胞质。利用了多种共定位分析方法对细胞的CLSM图进行定量和定性分析,结果表明DPPSC胶束在细胞中逐步响应释放药物。进一步通过HPLC检测,定性和定量的验证了 PBA-SS-CPT在细胞质中能更好的转化成CPT。用胶束和裸药进行荷PANC-1肿瘤裸鼠治疗后,DPPSC胶束组在2种不同策略光照下,小鼠肿瘤生长最慢,小鼠体重变化不大,并且整组小鼠存活时间最长。治疗末期取出小鼠肿瘤做组织学切片。通过HE染色和TUNEL染色证明了材料的安全性以及DPPSC胶束组在2种策略光照下,肿瘤细胞凋亡最明显,从组织学层面说明了 DPPSC胶束的药效。在论文最后一章,成功合成出以四氧化三铁作磁靶向,三苯基膦阳离子(TPP)作为线粒体靶向,DOX作为化疗药物结合聚多巴胺(PDA)热疗的纳米颗粒。近红外成像结果显示,包裹多巴胺的颗粒,在光照6分钟后,温度快速的升高了 18度以上。DOX的释药实验表明,酸性条件下DOX的释放快于中性条件,同时,NIR光照下,DOX的释放明显加快。细胞相容性实验结果表明,空白材料对细胞无毒性,但在NIR光照射条件下,材料的细胞毒性增加,由于二硫键的断裂,TPP靶向线粒体,促使对热敏感的肿瘤细胞线粒体的破坏,加速了肿瘤细胞的凋亡,因此Fe3O4@PDA-TPP/-SS-mPEG和Fe3O4@PDA-TPP/-mPEG的细胞毒性出现显著差异。与此同时,通过活死细胞荧光染色也能观察到,只有光照区域的细胞才会死亡。细胞CLSM图显示只有二硫键连接的mPEG才能从纳米颗粒上掉落下来,从而暴露出TPP靶向单元,进而靶向线粒体,荧光的共定位分析结果也进一步说明了这一点。动物实验结果显示,在光照情况下,双靶向光热疗结合化疗组小鼠肿瘤增长最缓慢,小鼠体重无明显变化,并且小鼠存活率最高,说明该颗粒更好地抑制肿瘤增长同时具有高的安全性。
【学位单位】：西南交通大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TQ460.1;TB383.1
【部分图文】：

氧化还原电位,微环境,肿瘤细胞

ＤＯＸ部分释放。之后，胶束进一步进入细胞质，在细胞质中过量ＧＳＨ刺激下，逡逑胶束中二硫键断裂，胶束彻底解体，药物快速释放。释放的ＤＯＸ扩散进入细胞逡逑核并杀灭肿瘤细胞（图１．２）。Ｌｉ等采用一锅法制备了苯丙氨酸二肽为基础，天逡逑然海藻酸二醛作为交联剂诱导苯丙氨酸二肽自组装并原位还原金离子成金纳米逡逑颗粒的杂化纳米球。该杂化纳米球在细胞内的ｐＨ和ＧＳＨ刺激下，能快速的解体逡逑成小颗粒，进而药物在细胞中快速释放，达到杀灭肿瘤的目的。Ｌｖ等开发了逡逑一种新型接枝紫杉醇的高分子前药，该前药以二硫代二丙酸为侧链链接剂通过逡逑酯键链接药物和主链高分子，因此该高分子前药同时具有ｐＨ和ＧＳＨ刺激释药。逡逑Ｗａｎｇ等［５６］为了增加肿瘤细胞的内在化以及细胞内的药物快速释药，制备了ｐＨ逡逑和ＧＳＨ双重刺激响应的聚合物脂质体囊泡

示意图,光动力治疗,胶束,程序性

￣逦＾＊＾９＊邋Ｌ邋（ｇ＾邋ｔ）逡逑图１．３邋ＰＢＡ－ＰＥＧ－ＳＳ－ＰＣＬ－ｈｙｄ－ＤＯＸ胶束靶向基团介导的内吞以及胶束在细胞内逡逑的刺激响应释药的示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３邋ＰＢＡ邋Ｌｉｇａｎｄ－Ｍｅｄｉａｔｅｄ邋Ｅｎｄｏｃｙｔｏｓｉｓ邋ｏｆ邋ＰＢＡ－ＰＥＧ－ＳＳ－ＰＣＬ－ｈｙｄ－ＤＯＸ逡逑Ｐｏｌｙｍｅｒ邋Ｍｉｃｅｌｌｅｓ邋ａｎｄ邋Ｓｕｂｓｅｑｕｅｎｔ，邋Ｐｒｏｍｐｔ邋Ｉｎｔｒａｃｅｌｌｕｌａｒ邋Ｄｒｕｇ邋Ｒｅｌｅａｓｅ邋Ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ邋ｂｙ逡逑ＧＳＨ邋ａｎｄ邋ｔｈｅ邋Ａｃｉｄｉｃ邋Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ逡逑（２）制备了以化疗药物ＣＰＴ和光敏剂ＰｐＩＸ为疏水端，葡聚糖Ｄｅｘ做亲水端的复逡逑合胶束。该胶束可以逐步响应肿瘤细胞的亚细胞微环境，同时联合了光动力治疗逡逑和化疗（图１．４）。系统研宄了该体系的逐步响应行为、生物相容性、光化学内在逡逑化、细胞毒性、光动力产生活性氧、并进行了体内抗肿瘤活性研宄。逡逑Ｓｈｏｒｔ邋ｌｉｇｈｔ邋＊，Ｌｏｎｇ邋ｌｉｇｈｔ逦ｒ逡逑ｖｉａｔｉｏｎ逦ＩＶ0ｅａｔｈ逡逑？r>＾逦＇NB逡逑气里、Ｔ邋ｔ：逡逑Ｅｎｄｏ／Ｌｙｓｏｓｏｍｅ邋＾逡逑图１．４胶束程序性释放药物用于增强药物的化疗和光动力治疗的示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．４邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｏｇｒ

示意图,胶束,靶向,细胞内

（２）制备了以化疗药物ＣＰＴ和光敏剂ＰｐＩＸ为疏水端，葡聚糖Ｄｅｘ做亲水端的复逡逑合胶束。该胶束可以逐步响应肿瘤细胞的亚细胞微环境，同时联合了光动力治疗逡逑和化疗（图１．４）。系统研宄了该体系的逐步响应行为、生物相容性、光化学内在逡逑化、细胞毒性、光动力产生活性氧、并进行了体内抗肿瘤活性研宄。逡逑Ｓｈｏｒｔ邋ｌｉｇｈｔ邋＊，Ｌｏｎｇ邋ｌｉｇｈｔ逦ｒ逡逑ｖｉａｔｉｏｎ逦ＩＶ0ｅａｔｈ逡逑？r>＾逦＇NB逡逑气里、Ｔ邋ｔ：逡逑Ｅｎｄｏ／Ｌｙｓｏｓｏｍｅ邋＾逡逑图１．４胶束程序性释放药物用于增强药物的化疗和光动力治疗的示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．４邋Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋ｔｈｅ邋ｐｒｏｇｒａｍｍｅｄ邋ｒｅｌｅａｓｅ邋ｆｏｒ邋ｉｍｐｒｏｖｉｎｇ邋ｃｈｅｍｏｔｈｅｒａｐｙ邋ａｎｄ逡逑ＰＤＴ．逡逑

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