基于纳米磁性二氧化钛抗肿瘤药物递送系统的构建及体内外研究

发布时间：2017-10-10 07:07

  本文关键词：基于纳米磁性二氧化钛抗肿瘤药物递送系统的构建及体内外研究

  更多相关文章： TiO_2@Fe_3O_4 DOX 靶向 光疗

【摘要】：二氧化钛(TiO_2)是一种常用的光催化剂,近年来,TiO_2在作为药物载体进行生物体内光动力学治疗研究方面已取得一系列进展,是极有潜力的光动力学治疗材料[1]。但要真正实现其在肿瘤治疗中的应用,仍面临着诸多挑战,如TiO_2本身不具有肿瘤靶向性,难以实现药物的靶向转运及高效、低毒的化疗-光疗协同治疗;此外,TiO_2吸收波长范围主要在紫外区,只能在紫外光照射下实现光动力学治疗,严重限制了其实际应用[2]。阿霉素(DOX)通过抑制核酸的合成,对肿瘤细胞产生杀灭作用,但它同时对正常器官存在很强的毒性,使其在肿瘤处的药物浓度远低于可杀灭癌细胞的阈值,因而其临床应用一直受到较大限制[3-6]。本课题主要制备了TiO_2与Fe_3O_4纳米复合材料,在外加磁场作用下实现肿瘤磁靶向,将负载药物的二氧化钛磁流体定向输送至肿瘤部位,实现药物在肿瘤的靶向富集,减轻对人体的毒副作用。DOX是蒽醌类药物,蒽醌环特有的间羟基苯醌结构可以与Fe2+发生络合,而TiO_2-Fe_3O_4修饰上PEI后,表面含有较多氨基,亦可与Fe2+产生配位作用,这样便可通过Fe2+介导的络合键将DOX负载于TiO_2-Fe_3O_4上[7,8],从而制得TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX制剂。络合键的存在,使得该制剂具有很好的pH敏感性。在酸性环境中,由于质子的竞争性结合,DOX从配位键中游离出来,释药迅速;而在中性环境中,络合键结合牢固,DOX极难释放。体外释药结果表明,DOX从TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX复合物上的释药呈现pH敏感性,在微酸性的环境中(pH=4.0)释药较快,48h超过90%,而在中性环境中(pH=7.4)释药缓慢,48h释放了不到15%。选用人肝癌SMMC-7721细胞研究了TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX及TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX光疗的体外治疗效果。结果显示,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX可以在1h内较完全进入细胞,而且进入细胞的速度比DOX要快且量更多。TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX对SMMC-7721细胞的增殖抑制效果比DOX对照组好,相比有显著性差异,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX联合808nm激光光疗的抑制效果最好。细胞周期结果显示,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX组对SMMC-7721细胞产生S期阻滞,且激光组更为明显,进入S期细胞达到91.56%。在凋亡实验中,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX坏死的细胞和凋亡的细胞总数为15.7%,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX/laser坏死的细胞和凋亡的细胞总数为33.6%。由此可见激光组更好的诱导细胞凋亡,且早期凋亡与晚期凋亡的比例相当。以大鼠为模型动物,考察了TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX与DOX组的体内药物代谢动力学差别;同时考察了TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX在小鼠体内的组织分布特征与药效学特性。实验结果显示TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX代谢速度较慢,体内清除率显著降低,在大鼠体内的滞留时间显著延长,AUC显著增加。这些结果都说明了与DOX相比,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX生物利用度提高,能够显著改善DOX的药动学特性。另外,组织分布结果显示,在心脏、肾脏中TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的AUC明显小于DOX对照组。这提示我们TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX可以有效降低DOX在临床应用时所造成的心脏和肾脏毒性。相反,在肝脏、肺、肿瘤中,靶向指数TI分别为150.70、106.86与320.76,且TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的AUC明显高于DOX组,表明TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX具有明显的肝脏、肺与肿瘤靶向性。药效学结果表明:与空白对照组相比,DOX组、TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX组以及TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX/laser组在给药一周后肿瘤体积均呈现出明显的下降趋势,TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX/laser组的下降趋势更明显,且DOX组有2只小鼠死亡,其他组无死亡现象发生,这也说明了TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的毒性小于DOX组。结合组织分布的结果我们可以推论得出:TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX由于磁靶向作用,比DOX要更多的分布于肿瘤组织,因此疗效要比DOX组的好,并且TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX激光照射后对S180肉瘤的抑制效果更好。这说明该制剂光疗后能显著增加治疗效果。
【关键词】：TiO_2@Fe_3O_4 DOX 靶向 光疗
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R943
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-17
• 中英文缩略词17-18
• 前言18-23
• 第一章 制剂学研究23-40
• 1 仪器与试剂23-24
• 1.1 仪器23
• 1.2 试剂23-24
• 2 试验方法24-27
• 2.1 TiO_2-Fe_3O_4-PEI的制备24-25
• 2.1.1 共沉淀法制备Fe_3O_4磁性粒子24
• 2.1.2 制备磁性液体24-25
• 2.1.3 包覆TiO_2，，并进行活化——溶胶凝胶法25
• 2.2 TiO_2-Fe_3O_4-PEI负载阿霉素25
• 2.3 TiO_2-Fe_3O_4-PEI含量测定方法的建立25-26
• 2.3.1 DOX的UV-Vis全波长扫描25
• 2.3.2 标准曲线建立25-26
• 2.4 阿霉素(DOX)含量测定方法的建立26
• 2.4.1 DOX检测波长的确定26
• 2.4.2 DOX标准曲线的建立26
• 2.5 载药率的测定26-27
• 2.5.1 超滤法测定游离药物含量26
• 2.5.2 方法回收率试验26-27
• 2.6 体外释药试验27
• 2.7 磁滞曲线27
• 3 试验结果27-38
• 3.1 TiO_2-Fe_3O_4-PEI含量测定方法的建立27-29
• 3.1.1 TiO_2-Fe_3O_4-PEI全波长扫描27
• 3.1.2 DOX及TiO_2-Fe_3O_4-PEI/DOX全波长扫描27
• 3.1.3 TiO_2-Fe_3O_4-PEI的UV-Vis标准曲线27-29
• 3.2 阿霉素(DOX)含量测定方法的建立29-32
• 3.2.1 DOX荧光检测波长的确定29-30
• 3.2.2 专属性试验30-31
• 3.2.3 DOX的标准曲线31
• 3.2.4 回收率结果31
• 3.2.5 精密度结果31-32
• 3.3 TEM及SEM表征32-33
• 3.4 TiO_2-Fe_3O_4的EDS图谱33
• 3.5 红外表征33-34
• 3.6 TiO_2-Fe_3O_4-PEI的粒径电位表征34-35
• 3.7 方法回收率35
• 3.8 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的投料比的选择35-36
• 3.9 释药36-38
• 4 讨论38-40
• 第二章 细胞学研究40-59
• 1 实验试剂及仪器40-42
• 1.1 试剂40
• 1.2 仪器与设备40-41
• 1.3 主要试剂的配制41-42
• 2 试验方法42-45
• 2.1 人肝癌细胞SMMC-7721的培养42
• 2.2 人肝癌细胞SMMC-7721生长曲线的绘制42
• 2.3 载体对SMMC-7721的毒性42-43
• 2.4 SRB法比较TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX和DOX对SMMC-7721的抑制情况2643
• 2.5 808nm激光照射后TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX和TiO_2-Fe_3O_4-PEI的光疗效果43-44
• 2.5.1 808nm激光照射下的体外发热效率实验43
• 2.5.2 细胞内活性氧检测43-44
• 2.5.3 808nm激光照射下TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX和TiO_2-Fe_3O_4-PEI对SMMC-7721的增殖抑制作用44
• 2.6 SMMC-7721对制剂的吞噬摄取情况44
• 2.7 细胞周期阻滞44-45
• 2.8 细胞凋亡检测45
• 3 实验结果45-57
• 3.1 SMMC-7721细胞的生长曲线45-46
• 3.2 TiO_2-Fe_3O_4-PEI对SMMC-7721的细胞毒性结果46-47
• 3.3 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX以及DOX对SMMC-7721增殖抑制比较47-50
• 3.4 808nm激光照射后TiO_2-Fe_3O_4-PEI和TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的光疗效果50-53
• 3.5 SMMC-7721细胞对TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX及DOX的摄取53-54
• 3.6 SMMC-7721细胞的周期阻滞54-56
• 3.7 细胞的凋亡56-57
• 4 讨论57-59
• 第三章 阿霉素靶向制剂的体内活性研究59-85
• 1 试剂与仪器59-60
• 1.1 试剂59
• 1.2 仪器59-60
• 2 实验方法60-64
• 2.1 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX复合物的药物代谢动力学研究60-62
• 2.1.1 实验模型动物60
• 2.1.2 色谱条件60
• 2.1.3 血浆样品预处理方法60
• 2.1.4 方法专属性考察60
• 2.1.5 DOX体内样品标准曲线的绘制60-61
• 2.1.6 方法的精密度61
• 2.1.7 回收率实验61
• 2.1.8 给药与血浆样品的采集61
• 2.1.9 数据处理61-62
• 2.2 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX的组织分布研究62-63
• 2.2.1 实验动物62
• 2.2.2 色谱条件62
• 2.2.3 小鼠组织样品的预处理62
• 2.2.4 方法专属性考察62
• 2.2.5 组织样品标准曲线的制备62-63
• 2.2.6 精密度实验63
• 2.2.7 回收率实验63
• 2.2.8 不同时间点各组织器官中的DOX浓度的测定63
• 2.3 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX对荷S180肉瘤小鼠的药效学实验63-64
• 2.3.1 S180荷瘤小鼠模型的构建63-64
• 2.3.2 试验分组及数据测量64
• 2.3.3 HE染色观察病理变化64
• 3 实验结果64-82
• 3.1 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX药代动力学研究64-69
• 3.1.1 专属性64-65
• 3.1.2 阿霉素的血浆标准曲线65-66
• 3.1.3 方法的精密度66
• 3.1.4 血浆阿霉素含量测定的回收率66-67
• 3.1.5 大鼠血浆中药物浓度的测定67-68
• 3.1.6 药动学数据分析68-69
• 3.2 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX在小鼠体内组织分布69-80
• 3.2.1 专属性考察69-71
• 3.2.2 各个组织中的阿霉素的标准曲线及线性范围71-74
• 3.2.3 方法的精密度74
• 3.2.4 回收率结果74-77
• 3.2.5 不同时间点组织中的药物分布特征77-79
• 3.2.6 体内分布数据分析79-80
• 3.3 TiO_2-Fe_3O_4-PEI-DOX对小鼠S180肉瘤的药效学研究80-82
• 3.3.1 治疗期间肿瘤体积的变化80-81
• 3.3.2 肿瘤组织HE染色结果81-82
• 4 讨论82-85
• 全文总结85-87
• 参考文献87-92
• 个人简介92-93
• 致谢93

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