具有NO可控释放性能的智能化水凝胶载体的构建及其生物应用研究

发布时间：2020-08-06 22:23

【摘要】：一氧化氮(Nitric oxide,NO)作为一种重要的气体信使分子不仅与肿瘤的发生发展及凋亡息息相关,还与伤口愈合过程有密切联系。目前将NO用于肿瘤治疗和促进伤口愈合已经成为了生物医学领域的研究热点之一。尽管NO在上述研究领域具有重要应用前景,但是由于其自身存在的半衰期短、易扩散等性质极大地限制了它的应用。因此,开发生物相容性好、稳定性好、能实现NO可控释放的供体系统对肿瘤治疗及促进伤口愈合具有重大意义。基于上述问题,本文构建了对肿瘤微环境和伤口炎症微环境响应的可注射型智能水凝胶用于肿瘤协同治疗和抑菌促进伤口愈合。本论文的水凝胶材料由聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)水溶液和硼酸前驱体(TSPBA)水溶液两部分发生化学交联得到,具体来说,本论文主要进行了以下两个工作:(1)肿瘤微环境响应型水凝胶用于NO可控释放及肿瘤联合治疗在该部分工作中,首先将质量分数为10%的PVA水溶液和10%的TSPBA水溶液混合成胶,分别用扫描电子显微镜和核磁共振氢谱对其进行了表征。之后在水凝胶内负载化疗药物和内源性NO供体L-精氨酸(L-arginine,L-Arg),分别测试了其药物释放情况和NO释放情况。最后在体疗效评价结果表明,联合治疗方式很好地抑制了小鼠肿瘤生长,延长了其生存周期。(2)可控释NO的智能水凝胶用于抑菌及促进伤口愈合在该部分工作中,在水凝胶内包覆了内源性NO供体L-Arg。首先通过体外的凝血指数实验(Blood Clotting Index,BCI)探究了该水凝胶对伤口部位渗出液的吸收情况。分别通过浊度法和平板计数法探究了该水凝胶敷料的抑菌性能,联合治疗组表现出优异的抑菌性能。为探究该水凝胶敷料在体应用的潜力,分别进行了MTT实验、活/死细胞染色实验及皮肤敏感性实验,实验结果均表明该智能水凝胶敷料具有极高的生物安全性。在小鼠伤口模型实验中,通过测定生长转化因子表达量、苏木精-伊红染色实验(Hematoxylin-eosin staining,HE)、马松染色实验(Masson)、CD31免疫荧光染色实验及F4/80免疫荧光染色实验评价该智能水凝胶对伤口愈合的促进效果。综上所述,本研究利用ROS响应型智能水凝胶包覆内源性L-Arg供体,改善了NO半衰期短、易扩散的弊端,并将其分别应用在肿瘤联合治疗和抑菌促进伤口愈合中。通过联合治疗不仅显著抑制了荷瘤小鼠肿瘤的生长,并且加快了小鼠伤口处转化生长因子(TGF-β1)、新生血管及巨噬细胞的表达,对伤口愈合有明显地促进作用。本研究提出了一种联合治疗策略,通过智能水凝胶包覆内源性NO供体实现了抑制肿瘤生长,促进伤口愈合的目的,可能为临床治疗提供理论依据。
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318.08
【图文】：

化疗药物,外排,供体,衍生物

化疗药物被外排出去，使肿瘤细胞内的药物含量降低，从而降低了化疗效可以抑制 P-糖蛋白的表达，可减弱其对药物分子的外排能力，从而使肿对化疗药物的敏感性，增强化疗疗效[6]。还有研究表明，NO 可以和光动otodynamictherapy，PDT）、放射治疗（Radiotherapy，RT）、免疫治疗（Impy）形成良好的协同治疗效果[7-9]。1.1.2 常见的一氧化氮供体及其应用NO 虽然在生理过程中有重要作用，但是因为其过短的半衰期及扩散性导用中有较大的困难。为了解决上述问题，许多 NO 供体型药物逐渐被开发来[2]。比较常见的有硝普钠（Sodium nitroprusside，SNP），亚硝基硫oglutathione），吗多明（Molsidomine）及其衍生物，硝基阿司匹林（Nitro-as衍生物，偶氮摀二醇钠盐（NONOates）及 JS-K（O2-(2,4-Dinitrophenyycarbonyl)piperazin-1-yl]diazen-1-ium-1,2-diolate）系列，上述 NO 供体药 1.1 所示。

机理,供体,硝普钠,药物释放

第一章绪论织中的 NO 浓度异常。因此，设计实现可控释 NO 供体势在必行。研究发基芳香基对偶氮摀二醇盐 O2 端进行替代时，可以得到不同响应性能的偶衍生物。JS-K 及其衍生物就是这类化合物最经典的代表。JS-K 对谷胱甘S-transferases π，GST-π）具有响应性能，其释放 NO 的机理如图 1.2（b）献报道，JS-K 在治疗多发性骨髓瘤（Multiple myeloma，MM）方面具有MTT 实验数据表明，JS-K 对 MM 细胞株具有明显毒性，对正常 MM 细 0.3~1.2 μmol L-1，对具有耐药性的细胞株的 IC50为 2~2.5 μmol L-1。在型中，JS-K 同样对肿瘤生长起到了明显的抑制作用，延长了裸鼠的生存周床应用提供了很好的依据[11]。然而上述 NO 供体型药物自身也有一定局限P、NONOates 在正常生理环境中就会释放 NO，在应用时可能会对正常生潜在毒性。而具有响应性能的 JS-K 水溶性差，在动物体应用时受到一定

纳米粒子,中空微球,介孔

PEG-b-poly（L-Arg）纳米粒子在 iNOS 诱导下产生 NO 杀伤肿瘤治疗方面表现出良好的效果，在降低肿瘤化疗耐重要作用。如前所述，NO 降低化疗耐药性主要是通部位恢复对化疗药物的敏感性来实现的。Sung 等首有 pH 响应型性能的中空微球，在中空微球中包裹对ate 和化疗药物盐酸伊立替康（Irinotecan hydrochlo验结果说明，在 pH 为 6.5 时，耐药细胞系 MCF-7/A白染色可以发现，相对于其他对照组，经响应型中空白表达量明显降低。尾静脉注射后该微球在肿瘤处1，成功抑制了小鼠肿瘤的生长[6]。Yang 等在介孔二体 SNO，并在介孔内包覆光热试剂和化疗药物阿霉所示，该纳米粒子在 808 nm 激光照射下可以有效地O 供体 SNO 发生化学键的断裂释放出 NO，且这种释果证明，该纳米粒子可以有效降低 P-糖蛋白的表达

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