多功能糖基纳米材料的制备及其在癌症的靶向治疗中的实验研究

发布时间：2020-10-13 15:15

　　 随着纳米科学与技术的迅猛发展以及在医学领域取得的瞩目成就,纳米诊疗体系为癌症的诊断与治疗提供了新的策略与希望。糖类物质作为重要的生物大分子,其结构和功能的研究对于生物学基础的了解非常重要,并且对于糖类物质的研究已经在提供新的重大疾病诊断和治疗策略方面发挥了重大作用。本论文致力于研究集具靶向、酸敏感、显像和载药与核酸等多功能为一体的多功能糖基纳米材料体系,以分别实现靶向乳腺癌和肝癌治疗的实验研究。具体研究内容如下:(1)甘露糖修饰的两亲性环糊精载药纳米体系用于靶向乳腺癌治疗的实验研究我们成功构建了负载抗癌药物阿霉素的甘露糖修饰的两亲性环糊精纳米体系。环糊精的初级羟基面修饰有具有靶向性和亲水性的甘露糖分子,次级羟基面修饰有不同链段长度的脂肪链,可以通过自组装包封抗癌药物阿霉素形成粒径为199.4±2.8 nm,载药量为12.3±0.94%,包封率为59.3±5.55%的载药纳米体系。该纳米载药体系呈现酸敏感释放特性,而在正常生理条件下保持稳定。以细胞表面过表达甘露糖受体的乳腺癌细胞MDA-MB-231细胞为受试细胞,正常上皮细胞HEK293细胞为对照细胞,进行了细胞共聚焦实验、流式细胞实验以及细胞毒性实验,验证了载药纳米体系能够被MDA-MB-231细胞特异性吞噬并对该细胞有明显的的杀伤作用。实体瘤动物模型实验表明甘露糖的修饰使该载药纳米体系具有高效的靶向性,使得载药纳米体系对癌变组织有较好的生长抑制效果,其对癌变组织的生长抑制率为65%,而游离抗癌药物对癌变组织的生长抑制率为43%。并且组织切片实验证实了该载药纳米体系对各个主要器官的毒副作用较低。本论文合成的甘露糖修饰的两亲性环糊精载药纳米体系具有高效的靶向性、提高了抗癌药物的药效并且降低了毒副作用。(2)半乳糖修饰的多功能纳米体系用于靶向肝癌进行化疗和基因治疗联合治疗的实验研究我们成功构建了集具靶向、示踪、酸敏感与可同时装载药物和核酸等多功能于一体的多功能聚合物纳米体系用于靶向肝癌进行化疗和基因治疗联合治疗的实验研究。具有荧光成像功能的罗丹明B经修饰成含溴基的大分子引发剂,触发单体甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(DMAEMA)和3-叠氮基-2-羟丙基甲基丙烯酸酯(GMA-N_3)的聚合反应,再与含有炔基基团的半乳糖进行点击化学反应得到目标共聚物。该目标共聚物通过自组装形成粒径为153.8±4.5 nm的纳米体系,载药量为12.6±0.03%,包封率为58.0±3.4%。同时载有核酸和药物的共聚物糖纳米胶束在含有10%胎牛血清的高糖培养基中具有良好的稳定性并且在酸性pH条件下可触发药物释放,在HepG2和Huh7细胞中实现了靶向输送阿霉素和基因转染实验。并且通过蛋白水平和mRNA水平的测定,以及细胞毒性实验都证明了该糖纳米体系具备良好的基因/药物治疗的协同作用。此外,在皮下肝癌实体瘤和原位肝癌小鼠模型中都展现出了良好的靶向共输送药物和核酸的能力,对癌变组织的生长抑制率达到了84%,高于单独化疗或基因治疗的效率总和,体现了良好的协同治疗效果。(3)半乳糖修饰的多功能聚合物载尾孢菌素纳米体系用于靶向肝癌细胞进行光动力治疗的实验研究我们成功的将苝醌类光敏化合物尾孢菌素包覆进半乳糖修饰的多功能聚合物纳米体系形成粒径为103±9.9 nm的光敏剂复合物糖纳米材料。经细胞外和细胞内实验证明,尾孢菌素光敏剂复合物糖纳米材料靶向性好,能够特异性识别肝癌细胞并通过半乳糖与去唾液酸糖蛋白受体相互作用内吞进细胞内。并且能够在酸性pH条件下触发释放光敏剂尾孢菌素,48小时的累积释放量达到97%,在463 nm波长的光照下产生大量的单线态氧,其单线态氧量子产率高达0.87,从而发挥光动力治疗效率,而在正常细胞及体液环境下稳定包封在纳米材料中。对受试细胞HepG2以及HEK293细胞的暗毒性较低,在浓度为1μg·m L~(-1)时与细胞孵育24小时细胞的存活率均高于80%;而当在尾孢菌素激发波长的光照下,能够选择性的增强对HepG2的细胞毒性,体现了良好的靶向光动力干预癌细胞生长的能力。
【学位单位】：江南大学
【学位级别】：博士
【学位年份】：2018
【中图分类】：R73-36;TB383.1
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 前言
    1.2 糖类物质的作用
    1.3 修饰或组成纳米材料的糖类物质种类
        1.3.1 单糖
        1.3.2 寡糖
        1.3.3 多糖
    1.4 糖基纳米材料在靶向治疗中的应用
        1.4.1 糖基纳米材料在靶向化疗中的应用
        1.4.2 糖基纳米材料在靶向光动力治疗中的应用
        1.4.3 糖基纳米材料在靶向基因疗法中的应用
        1.4.4 糖基纳米材料在靶向联合治疗中的应用
    1.5 本论文的研究思路及立题依据
第二章 甘露糖修饰的两亲性环糊精载药纳米体系用于靶向乳腺癌治疗的实验研究
    2.1 引言
    2.2 实验试剂与方法
        2.2.1 实验药品与试剂
        2.2.2 实验设备与仪器
    2.3 实验方法
        2.3.1 两亲性环糊精分子的制备
        2.3.2 糖纳米胶束的制备
        2.3.3 两亲性环糊精分子形成的糖纳米胶束的形貌和粒径分布表征
        2.3.4 糖纳米胶束的体外实验研究
        2.3.5 糖纳米胶束的相关细胞实验
        2.3.6 糖纳米胶束的相关细胞动物实验
    2.4 实验结果与讨论
        2.4.1 两亲性环糊精的~1H-NMR与质谱的表征
        2.4.2 两亲性环糊精分子形成糖纳米胶束的形貌和粒径分布表征
        2.4.3 负载阿霉素糖纳米胶束DOX@C3-CD-Man7的的制备与表征
        2.4.4 糖纳米胶束稳定性测试
        2.4.5 载药胶束DOX@C3-CD-Man7的药物释放行为
        2.4.6 糖纳米胶束的相关细胞实验
        2.4.7 糖纳米胶束的相关细胞动物实验
    2.5 结论
第三章 半乳糖修饰的多功能纳米体系用于靶向肝癌进行化疗和基因治疗联合治疗的实验研究
    3.1 前言
    3.2 实验试剂与方法
        3.2.1 实验药品与试剂
        3.2.2 实验设备与仪器
    3.3 溶剂及药品预处理
    3.4 实验方法
        3.4.1 共聚物的制备
        3.4.2 共聚物糖纳米胶束的制备
        3.4.3 半乳糖修饰的共聚物RhB-PDMAEMA-c-PGMA-Gal形成的共聚物糖纳米胶束的形貌和粒径分布表征
        3.4.4 共聚物糖纳米胶束的体外实验研究
        3.4.5 共聚物糖纳米胶束的相关细胞实验
        3.4.6 共聚物糖纳米胶束的相关细胞动物实验
    3.5 实验结果与讨论
        3.5.1 共聚物的制备与鉴定
        3.5.2 共聚物糖纳米胶束的形貌和粒径分布表征
        3.5.3 共聚物糖纳米胶束的相关细胞实验
        3.5.4 共聚物糖纳米胶束的相关细胞动物实验
    3.6 结论
第四章 半乳糖修饰的多功能聚合物载尾孢菌素纳米体系用于靶向肝癌进行光动力治疗的实验研究
    4.1 引言
    4.2 实验试剂与方法
        4.2.1 实验药品与试剂
        4.2.2 实验设备与仪器
    4.3 实验方法
        4.3.1 共聚物的合成与制备
        4.3.2 尾孢菌素光敏剂复合物糖纳米多功能材料的制备
        4.3.3 尾孢菌素光敏剂复合物糖纳米多功能材料的表征
        4.3.4 尾孢菌素光敏剂复合物靶向糖纳米多功能材料(Cer@Gal-polymer)的酸敏感释放性能研究
        4.3.5 光敏剂尾孢菌素产单线态氧性能力的测定
        4.3.6 尾孢菌素光敏剂复合物靶向糖纳米多功能材料(Cer@Gal-polymer)在不同pH条件下产单线态氧性能力的测定
        4.3.7 尾孢菌素光敏剂复合物多功能材料的细胞实验
    4.4 实验结果与讨论
        4.4.1 共聚物的制备与鉴定
        4.4.2 尾孢菌素光敏剂复合物糖纳米多功能材料的制备
        4.4.3 尾孢菌素光敏剂复合物靶向糖纳米多功能材料(Cer@Gal-polymer)的酸敏感释放性能
        4.4.4 光敏剂尾孢菌素产单线态氧性能力的测定
        4.4.5 尾孢菌素光敏剂复合物靶向糖纳米多功能材料(Cer@Gal-polymer)在不同pH条件下产单线态氧性能力的测定
        4.4.6 尾孢菌素光敏剂复合物多功能材料的细胞实验
    4.5 结论
第五章 主要结论与展望
    5.1 主要结论
    5.2 展望
论文创新点
致谢
参考文献
附录:作者在攻读博士学位期间发表的论文
    期刊论文
    专利授权
    专利申请
    会议论文摘要

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本文编号：2839338