基于二甲双胍协同治疗肿瘤的纳米药物递送系统研究

发布时间：2020-07-05 16:48

【摘要】：近年来,恶性肿瘤疾病正严重地威胁着人类的生命。在肿瘤治疗过程中,其乏氧的微环境阻碍了光动力治疗(PDT)和化疗的治疗效果。因此,通过改善肿瘤乏氧,发展高效的治疗手段是必要的。目前,研究者集中于向肿瘤部位提供氧气(O_2)以改善肿瘤部位乏氧的特性。据文献报道,肿瘤部位乏氧的程度不仅与肿瘤部位O_2含量有关,同时也与肿瘤部位O_2的消耗有关。基于此,本课题构建了成像介导的用于肿瘤协同治疗的药物递送系统(DOX/Met/BSA-HA-CDs),该制剂具有以下优势:(1)二甲双胍(Met)可以抑制肿瘤部位的O_2消耗,有效改善肿瘤氧合作用;体系中阿霉素(DOX)和Met两种药物在释放速度上存在差异:Met可以快速释放而DOX以持续方式释放,这样有利于改善肿瘤乏氧的微环境,达到较好的治疗效果;(2)通过降低肿瘤部位的O_2消耗,PDT疗效得到提高,抗癌药物的耐药性降低,促进了协同治疗肿瘤的作用;(3)红色荧光碳点(CDs)不但发挥光动力治疗作用,而且能够用于体内组织成像。本课题的研究内容主要有以下几个方面:1、DOX/Met/BSA-HA-CDs递送系统的制备与表征。本研究利用甲酰胺和柠檬酸合成了能够用于体内生物成像和光动力性质的CDs。第二步将CDs与透明质酸(HA)通过酰胺键形成HA-CDs复合物,然后将HA-CDs复合物连接于牛血清白蛋白(BSA)表面形成BSA-HA-CDs,从而赋予纳米制剂靶向输送药物的功能。采用去溶剂法包封DOX和Met两种药物,得到DOX/Met/BSA-HA-CDs。包封率、紫外全波长扫描图谱、傅里叶变换红外光谱结果显示,成功合成了DOX/Met/BSA-HA-CDs。CDs的荧光发射光谱图表明CDs的发射波长随着激发波长的增加向长波方向移动,具有良好的荧光性质,能够用于体内荧光成像。利用活性氧探针DPBF考察了CDs及制剂DOX/Met/BSA-HA-CDs活性氧(ROS)的产生情况,结果显示CDs在激光照射下可以产生ROS,并且制剂的形成对ROS的产生没有太大影响。体外释药结果表明制剂在酸性条件下可促进DOX的释放,同时发现DOX和Met在释放速度上存在差异,Met的释放速度快于DOX,有利于改善肿瘤乏氧的微环境,发挥更好的肿瘤治疗作用。2、DOX/Met/BSA-HA-CDs的体外抗肿瘤活性的研究。本研究选用人源乳腺癌阿霉素耐药(MCF-7/ADR)细胞以及人源乳腺癌(MCF-7)细胞作为细胞模型,分别考察了DOX/Met/BSA-HA-CDs的细胞存活率、制剂ROS的测定以及Western blot等实验。细胞存活率实验结果表明在Met存在时,制剂DOX/Met/BSA-HA-CDs在激光照射下可协同PDT和化疗,使癌细胞抑制率显著提高。活性氧试剂盒检测结果显示DOX/Met/BSA-HA-CDs组ROS产量较高。通过Western blot分析,DOX/Met/BSA-HA-CDs对HIF-1α和P-gp蛋白的表达具有抑制作用,证实了制剂可以下调乏氧相关蛋白,克服DOX的多药耐药性。上述实验结果表明,DOX/Met/BSA-HA-CDs可以改善肿瘤乏氧,协同PDT和化疗的治疗效果,具有明显的体外抗肿瘤作用。3、DOX/Met/BSA-HA-CDs的体内成像及药效学研究。本实验以雌性昆明小鼠为实验动物,采用S180腹水瘤细胞株建立动物模型。考察了DOX/Met/BSA-HA-CDs的体内药效学及成像情况。免疫荧光染色实验结果表明DOX/Met/BSA-HA-CDs组HIF-1α信号明显降低,表明制剂能够有效改善肿瘤乏氧。以小鼠瘤体积变化来评价体内药效,DOX/Met/BSA-HA-CDs加激光组与光动力治疗组或化疗组相比具有明显的治疗作用,表明在Met存在下可协同PDT与化疗,增强了乏氧相关治疗的治疗效果。小鼠体重及HE染色病理切片结果表明DOX对小鼠机体的毒性较大,而制剂生物相容性良好,对小鼠机体无明显毒副作用。此外,该制剂利用CDs进行体内荧光成像,可实时监测制剂的体内分布。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R943
【图文】：

第一章 绪论，本课题联合了 PDT 和化疗，构建了基于 CDs 成像介导的肿瘤治疗药物系统，通过降低肿瘤部位 O2消耗来增强乏氧肿瘤的治疗疗效。其具体合成用原理如图 1.1 所示。首先，利用 CDs 和透明质酸（HA）合成 HA-CDs 复，其中 HA 用于靶向肿瘤细胞表面的 CD44 受体[68, 69]，然后将 HA-CDs 复连接到牛血清白蛋白（BSA）表面，由于 BSA 的无毒，生物相容性及生物解性选取其作为药物载体[70]。最后采用去溶剂法利用复合物 BSA-HA-CDs包封药物 DOX 和 Met，得到纳米制剂 DOX/Met/BSA-HA-CDs 用于乏氧肿追踪成像及高效治疗。该纳米体系中，红色荧光 CDs 不仅可在肿瘤部位成且可作为光敏剂进行光动力治疗。Met 快速释放有利于改善肿瘤乏氧的微，而 DOX 持续缓慢释放，更好地发挥肿瘤治疗作用。乏氧肿瘤微环境的有利于增强 PDT 的治疗效果，降低 DOX 的耐药作用，从而达到协同高效肿瘤作用。

配制 10%柠檬酸的甲酰胺溶液，采用回流法合成 CDs，第二步利用合成的CDs 与 HA 结合形成 HA-CDs 复合物。活化 HA-CDs 复合物与 BSA 连接形成BSA-HA-CDs，利用 HA 赋予纳米制剂靶向性。最后采用去溶剂法包封 DOX 和Met 两种药物分子，使用超滤法除去游离的 DOX 及 Met 药物分子，得到DOX/Met/BSA-HA-CDs 纳米粒。通过 CDs 进行荧光成像和光动力治疗，Met抑制肿瘤部位 O2消耗来增强 PDT 和化疗的治疗效果。3.2 载体与药物比例的确定3.2.1 DOX 及 Met 检测波长的确定对 DOX 及 Met 进行紫外全波长扫描，其结果如图 2.1 所示。图 2.1A 显示DOX 在 232 nm、480 nm 处有特征吸收峰且杂质峰的干扰小，选择波长 232 nm、480 nm 作为 DOX 的检测波长。图 2.2 B 为 Met 的紫外全波长扫描图谱，Met在 232 nm 处有特征吸收峰，本实验中选取 232 nm 作为 Met 含量测定的检测波长。

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本文编号：2742868