基于氨基酸转运体LAT1靶向纳米药物传递系统的构建和评价

发布时间：2018-01-21 04:09

本文关键词： 大型中性氨基酸转运体1 主动靶向谷氨酸 PLGA纳米粒活性调控　出处：《沈阳药科大学》2016年博士论文　论文类型：学位论文

【摘要】：目前可供肿瘤主动靶向纳米制剂选择的受体种类较少,且其配体具有分子量大和体内稳定性差等问题,寻找新的有效靶点是肿瘤主动靶向纳米制剂设计中亟待解决的难点。对于肿瘤细胞表面特异性高表达的氨基酸转运体,简单的氨基酸修饰即可达到靶向目的,且氨基酸具有空间位阻小,体内稳定性好等优点。因此,本课题以肿瘤细胞高表达的大中性氨基酸转运体1(LAT1)为靶点,谷氨酸为靶头,制备具有LAT1靶向性的PLGA纳米粒,考察靶向纳米粒在肿瘤细胞中的摄取能力和肿瘤组织中的滞留性,探索LAT1成为新型肿瘤靶向策略的可行性。首先,利用聚乙二醇单硬脂酸酯的羟基与N-苄氧羰基-L-谷氨酸-1-苄酯的羧基之间的酯化反应,成功制备了具有不同PEG链长的谷氨酸-聚乙二醇单硬脂酸酯靶向材料。采用'H-NMR对靶向材料的结构进行鉴定,GPC对靶向材料的分子量及其分子量分布进行考察。结果表明,氨基酸成功地修饰于聚乙二醇单硬脂酸酯的PEG链末端,并且该合成过程简便易行,重复性高；GPC结果证明该靶向材料具有较好的纯度。以紫杉醇(PTX)为模型药物,谷氨酸-聚乙二醇单硬脂酸酯为修饰材料,PLGA为药物储库,采用乳化溶剂挥发法制备不同PEG链长、不同配体修饰度的载药纳米粒(5% SPGn PTXNPs和10% SPGn PTX NPs)。所制备的载药纳米粒的包封率在70～95%,载药量在4%左右。纳米粒的粒径在152 nm～181 nm,TEM电镜结果显示纳米粒呈球形,粒径均匀。利用透析法考察了载药纳米粒的体外释放行为,结果表明延长PEG链或增加修饰材料的密度均能降低PTX的体外释放速度。以粒径为指标,考察了不同靶向纳米粒在10% FBS中的稳定性,结果显示,靶向纳米粒具有较好的稳定性。以MCF-7、HeLa肿瘤细胞和NIH 3T3成纤维细胞为研究对象,利用免疫荧光法定性观察LAT1在所选择细胞中的表达情况,结果显示,MCF-7和HeLa细胞高表达LAT1、NIH 3T3细胞低表达LAT1。以非靶向纳米粒为对照,考察不同配体修饰度和不同PEG链长的靶向纳米粒的在MCF-7、HeLa肿瘤细胞和NIH3T3细胞中的LAT1靶向效果、细胞毒性、内涵体／溶酶体逃逸及细胞结合、摄取机制。细胞毒性试验结果表明,靶向纳米粒表面配体修饰度的增加有利于增强纳米粒对细胞的抑制能力。细胞摄取结果表明,靶向纳米粒能提高未修饰纳米粒在LAT1高表达细胞中的摄取,而在LAT1低表达细胞中靶向纳米粒没有表现明显的摄取优势。当靶向修饰度为10%,PEG分子量为1000时,细胞摄取提高更为明显,结合纳米粒的体外研究,确定10% SPG25 NPs为最佳LAT1靶向纳米粒。采用激光共聚焦定性观察靶向纳米粒的亚细胞器分布情况,发现靶向纳米粒具有一定的内涵体/溶酶体逃逸能力。细胞内吞抑制实验表明靶向纳米粒主要以网格蛋白介导的内吞进入细胞。在低温条件下,考察了LAT1的转运能力,结果表明靶向纳米粒能与LAT1发生结合,且对于LAT1介导的内吞,结合是细胞内吞的限速步骤。在37-C孵化条件下,通过竞争性抑制实验证明靶向纳米粒是通过LAT1介导的内吞进入细胞。采用免疫荧光法和Western blot初步考察在靶向纳米粒的细胞内吞过程中对LAT1的影响,结果表明,靶向纳米粒结合细胞膜上的LAT1后,经内吞进入细胞,随着内涵体酸化或离子强度的变化,LAT1和靶向纳米粒表面的谷氨酸结合力减弱并分离,靶向纳米粒进入溶酶体,LAT1返回至细胞膜上,从而保证了细胞膜上有足够的LAT1与细胞外的靶向纳米粒结合、内吞。以4T1荷瘤小鼠为模型,利用活体成像仪考察靶向和非靶向纳米粒在荷瘤小鼠中的组织分布。实验结果表明,PEG化修饰能显著降低纳米粒的肝脾吞噬,谷氨酸修饰提高了靶向纳米粒在肿瘤部位的蓄积。以4T1荷瘤小鼠为模型,评价Taxol溶液剂、10% SP25 PTX NPs和10% SPG25 PTX NPs的抑瘤效果。与生理盐水组相比,给药组明显抑制肿瘤的生长,且10% SPG25 PTX NPs靶向纳米粒具有更好的肿瘤抑制效果。同时,与Taxol相比,10% SPG25 PTX NPs具有更好的安全性。此外,研究表明LAT1在血脑屏障和脑胶质瘤细胞上均高表达,并且LAT1在血脑屏障上对底物的亲和性远高于在其他组织中的LAT1。在前期研究基础上,合成了谷氨酸-TPGS修饰材料,制备谷氨酸修饰的脂质体,对该脂质体进行了体外制剂学评价,大鼠脑胶质瘤细胞的毒性试验和摄取试验,以及小鼠体内跨血脑屏障的初步研究。结果表明,与未修饰的脂质体相比,谷氨酸修饰促进了非靶向脂质体的细胞抑制能力,细胞摄取和跨血脑屏障能力。
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【学位授予单位】：沈阳药科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R943

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