石墨烯纳米载药体系的制备和抗肿瘤效应研究

发布时间：2020-06-21 01:40

【摘要】：石墨烯(Graphene,GR)是以sp2形式杂化的碳原子组成的二维原子晶体,具有大的表面积,良好的生物相容性,易溶解性,高载药能力,易于细胞膜渗透的能力等特性。近年来由于癌症患者呈逐年升高的趋势,亟待解决放、化疗药物在治疗癌症过程中产生强大的副作用,为此本文以石墨烯作为载体,制备了纳米氧化石墨烯(NGO),用聚乙二醇(PEG)和聚乙烯亚胺(bPEI)修饰的纳米氧化石墨烯负载抗癌药物顺铂(CDDP),探讨了纳米药物载体的细胞靶向作用和抗肿瘤效应,具体研究方案如下:(1)运用化学氧化还原法制备出了氧化石墨烯(GO),经超声破碎、剥离得到了单层的纳米级氧化石墨烯(NGO),NGO扫描电镜(SEM)表征的实验观察到超声10 h的氧化石墨烯的纳米片层,大小均匀。通过聚乙二醇(PEG)修饰NGO得到具有优良的水溶性和生物相容性功能化的纳米氧化石墨烯,使其通过共价键负载抗癌药物顺铂(CDDP)。NGO-PEG-CDDP的紫外可见光谱(UV-Vis)以及傅里叶红外光谱(FTIR)表征的结果进一步表明顺铂(CDDP)已成功负载在氧化石墨烯纳米片上。通过计算NGO-PEG对CDDP的负载率,测得42.4%CDDP和NGO-PEG结合。(2)在一定条件下将分支状聚乙烯亚胺(bPEI)接枝到氧化石墨烯纳米复合物上,形成NGO-PEG-bPEI-CDDP,通过UV-Vis和FTIR表征发现成功制备了NGO-PEG-bPEI-CDDP纳米载药体系,测得NGO-PEG-bPEI对CDDP的载药率为34.6%。(3)采用低温乙醇法对不同的肿瘤患者血清中的抗体进行分离、提取,ELISA检测分离、提取的肿瘤特异性抗体具有较高的特异性。聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE)的结果表明NGO-PEG-bPEI-CDDP纳米载药体系对提取的肿瘤抗体蛋白有强烈的吸附作用,得到NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系。(4)MTT靶向实验、酶联免疫吸附实验(ELISA)和免疫荧光标记实验检测所制备的NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系对肿瘤细胞的靶向作用,具体如下:(1)MTT靶向实验和酶联免疫吸附实验(ELISA)检测结果表明:结合了抗体的NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系表现出了对人口腔鳞癌细胞(KB)和人鼻咽癌细胞(CNE-1)的靶向作用,且对于CNE-1细胞的靶向作用要强于对KB细胞,其中,连接鼻咽癌血清中提取的特异性抗体的NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系对于KB细胞和CNE-1细胞的靶向作用最强,连接舌癌血清中提取的特异性抗体的NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系靶向作用次之,连接下咽癌血清中提取的特异性抗体的NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系靶向作用最弱。(2)免疫荧光标记实验观察到NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系可以在KB细胞和CNE-1细胞的细胞膜表面富集,呈现绿色荧光,而对BV-2细胞没有靶向作用,细胞膜表面没有绿色荧光。且NGO-PEG-bPEI-CDDP纳米载药体系对CNE-1细胞的靶向作用要强于对KB细胞的靶向作用,实验进一步证实NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系对肿瘤细胞有靶向性,对正常的细胞没有靶向性。(5)NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系对肿瘤细胞的杀伤效果的研究:(1)NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系在相同剂量浓度、相同作用时间的情况下,对KB、CNE-1细胞的杀伤效果比NGO-PEG-CDDP、NGO-PEG-bPEI-CDDP的杀伤效果要好,细胞的半数致死量更低。这是由于连接肿瘤特异性抗体以后,使得NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系可以直接与肿瘤细胞表面分泌的抗原多肽结合,杀伤时间更短、效果更好。(2)NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系作为抗癌药物CDDP的载体,可以有效负载CDDP,NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系对癌细胞具有多重的杀伤效果,既可以降低CDDP的使用剂量,也可以增强对癌细胞的杀伤效果。在相同剂量浓度、相同作用时间的情况下,NGO-PEG-bPEI-CDDP-Antibody纳米载药体系对KB、CNE-1细胞的杀伤效果比单纯的NGO、CDDP的杀伤效果要好。这是由于经过PEG、bPEI的修饰会增大CDDP的杀伤效果,NGO本身的毒性也增加了载药体系的抗肿瘤效应。
【学位授予单位】：长春理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R96;R943
【图文】：

示意图,氧化石墨,近红外激光,阿霉素

烯及其衍生物常常被用于携带抗肿瘤药物[33]。Park 等人用完了还原性氧化石墨烯与叶酸（RGO/FA）的共轭物，RGO/FA散稳定性的生理介质中，负载DOX的RGO/FA偶联物对MD性靶向性，具有良好的药物释放效率。氧化石墨烯大的比表霉素（DOX），结果表明该 GO-AuNRVe-DOX 纳米载药体下依次释放 DOX，在临床上可以通过光热疗法来对肿瘤患者。Dong 等人研究了基于精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸的新型药石墨烯量子点（GQDs）的合成，其用于负载抗肿瘤药物多柔比，利用 GQDs 的荧光成像作为跟踪和监测药物递送，DOX-胶质瘤 U251 细胞表现出明显的高于游离 DOX 的杀伤作用的药物载体系统在生物医学中将会有广泛的应用[35]。Zhao 石墨烯（GO）基纳米载体用于抗癌药物的靶向和 pH 响应控氧化石墨烯后再负载叶酸，结果表明该纳米载药系统具有叶释性质，证明该纳米载体是癌症治疗的最有前景的药物递送

示意图,氧化石墨,近红外激光,酸性环境

3 的复合物显示出连续抑制 HeLa 细胞的体外生长效果。个平台来研究化学药物和基因治疗之间的协调模式[37]。的氧化石墨烯（RGO）/金纳米棒（AuNR）/透明质酸（药物 5-氟尿嘧啶（5FU）作为药物装载在 RGO/AuNR/HO/AuNR/HA-5FU 复合物显示出良好的生物相容性，具备效率高的特征，并通过 5FU 的化疗联合近红外（NOR）法（PTT），协同作用于肿瘤细胞。更重要的是，这种的协同双重疗法对正常细胞的副作用降到最低，触发了的抗肿瘤活性[38]（图 1-2）。Shao 等人研究介孔二氧化负载的聚多巴胺和功能化还原的氧化石墨烯（pRGO）O-MS（DOX）-HA 具有显著的肿瘤细胞杀伤效率和针肿瘤实验进一步表明，pRGO-MS（DOX）-HA 可以表现单一疗法作用更明显[39]。Zhang 等人研究了表面活性剂霉素对耐顺铂卵巢癌细胞的体外实验表明阿霉素纳米粒[40]。

【参考文献】