联合光热和化疗的个性化纳米平台用于治疗多药耐药结肠癌

发布时间：2020-08-12 19:20

【摘要】：目的:本课题拟构建一种个性化的长效局部治疗系统,将光热治疗(PTT)和化疗联合用于治疗多药耐药(MDR)的结直肠癌(CRC)。该系统旨在使药物注射到肿瘤部位后,泊洛沙姆F127/F68形成的水凝胶(gel)由溶液状态转变成凝胶状态,形成一个三维结构的药物储库,光热剂聚乙二醇(PEG)包裹的金纳米棒(PEG-GNRs)和化疗剂聚乙二醇1000维生素E琥珀酸酯(TPGS)包裹的紫杉醇(PTX)纳米晶体(TPGS-PTX NC)被固定在该三维结构中,在808 nm近红外(NIR)激光的照射下,PEG-GNRs可以在短期内快速地发挥局部光热效应杀死MDR CRC,并且避免周围健康组织的损害,接着PTX从药物储库中缓慢可持续地释放防止肿瘤的复发和转移,同时TPGS的释放逆转CRC的MDR。内容:本论文完成了该递药体系(GNRs-TPGS-PTX NC-gel)的构建和表征,并对该体系进行了细胞水平和动物水平的研究,同时对该体系的生物安全性进行了评价。方法:体系的制备:通过“种子介导生长法”合成十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)包裹的GNRs(CTAB-GNRs),为了减小GNRs的毒性,我们用mPEG-SH置换掉GNRs表面的CTAB。利用“纳米晶体稳定化方法”制备TPGS-PTX NC,最后运用“冷”方法制备得到GNRs-TPGS-PTX NC-gel。体系的表征:通过紫外-可见-近红外(UV-Vis-NIR)光谱中最大吸收波长的变化情况和Zeta电位的翻转验证PEG-GNRs的形成,并考察其稳定性;通过透射电子显微镜(TEM)考察CTAB-GNRs、PEG-GNRs、TPGS-PTX NC和GNRs-TPGS-PTX NC-gel的形貌特征;还考察了该凝胶体系的凝胶形成温度(GFT)和胶凝时间(GT);利用流变仪考察了凝胶体系的流变学特性;考察该凝胶体系中PEG-GNRs的光热转化效应、PTX的体外释放情况以及该体系的体外溶蚀情况。体系在细胞水平的评价:通过细胞毒(MTT)实验考察GNRs-TPGS-PTX NC-gel体系对耐药的SW620 AD300细胞的杀伤情况,以及对该细胞的MDR逆转情况。体系在动物水平的评价:以SW620 AD300荷瘤裸鼠为动物模型,通过药效学实验考察GNRs-TPGS-PTX NC-gel体系的抗肿瘤效果;通过小鼠体重变化和主要脏器(心脏、肝脏、脾脏、肺和肾脏)的HE染色进行初步毒性评价。结果:1.体系的构建和表征。CTAB-GNRs和PEG-GNRs的最大吸收波长分别为795 nm和802 nm,与CTAB-GNRs相比,PEG-GNRs的最大吸收波长发生了轻微的红移;两者在纯水中的Zeta电位分别为29.2±4.2 mV和-14.6±0.9 mV;TEM图像可见两者都是棒状的结构,并且可以看到PEG-GNRs的外面有一层薄膜,即是mPEG-SH高分子,以上结果证明PEG成功置换CTAB。Nano Measure软件计算其平均长度和平均直径分别是45±5 nm和12±2 nm,纵横比(长/直径)大约是4-5。稳定性实验表明在10%的血清中,PEG-GNRs具有较好的稳定性。TEM图像下TPGS-PTX NC也是棒状的结构,其长大约是150-300 nm,宽大约是40 nm。流变学实验得出Blank凝胶、F127-PTX NC-gel、TPGS-PTX NC-gel和GNRs-TPGS-PTX NC-gel的相转变温度大约分别为31.5 ~oC、29.0 ~oC、29.4 ~oC和27.6 ~o C;GNRs-TPGS-PTX NC-gel的GT大约是50 s,其他三组大约是70-80 s,该实验结果与“试管倒置法”的结果几乎一致。药物释放实验表明PTX药物可缓慢、可持续的释放,没有突释效应的发生,144 h的PTX累积释放率达到40%左右,NIR激光的照射下PEG-GNRs具有良好的光热转换效应,但不会影响药物的释放。凝胶溶蚀实验表明GNRs-TPGS-PTX NC-gel体系具有缓慢溶蚀的特性,使得药物缓慢释放。2.体系在细胞水平的评价。MTT实验表明在给PTX药物后孵育72 h,耐药细胞SW620 AD300对游离PTX的耐药倍数大约是107倍;在耐药SW620AD300细胞中,与单独游离PTX相比,体系GNRs-TPGS-PTX NC-gel的IC_(50)降低至约178倍。该结果表明GNRs与TPGS-PTX NC联合给药对耐药细胞SW620 AD300产生了很强的协同细胞毒作用,并且可以逆转耐药细胞SW620AD300的耐药特性。3.体系在动物水平的评价。小鼠体内药效学实验可见,在NIR激光照射后,体系GNRs-TPGS-PTX NC-gel在开始时显示与GNRs-gel相似的肿瘤体积抑制情况。然而,在14天后,用GNRs-gel处理的小鼠,其肿瘤体积迅速增加,而用GNRs-TPGS-PTX NC-gel处理的小鼠的肿瘤体积没有太大变化,主要是由于TPGS-PTX NC长期化疗的作用。另外,体系GNRs-TPGS-PTX NC-gel处理的小鼠在治疗期间未显示体重减轻和明显的器官病变和损伤,表明该体系具有较低的全身副作用和良好的生物相容性。结论:总体而言,GNRs-TPGS-PTX NC-gel纳米复合物可以作为有前景的抗MDR CRC的局部治疗剂,一次给药可实现长期肿瘤控制。PEG-GNRs和TPGS-PTX NC的剂量可以在使用前根据患者个体差异进行剂量调整,从而使其成为个性化治疗平台。
【学位授予单位】：天津医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R943;R735.35
【图文】：

水凝胶,原位,平台

且避免周围健康组织的损害，接着 PTX 从药物储库中缓慢可持续地释放防止肿瘤的复发和转移，同时 TPGS 的释放逆转 CRC 的 MDR（见图 1）。本课题分别从体外和体内对该体系进行了考察。在体外表征上，通过紫外-可见-近红外（UV-Vis-NIR）光谱中最大吸收波长的变化情况和 Zeta 电位的翻转证明 PEG-GNRs 的形成，并验证其稳定性；通过透射电子显微镜（Transmissionelectron microscopy，TEM）考察 CTAB-GNRs、PEG-GNRs、TPGS-PTX NC 和GNRs-TPGS-PTX NC-gel 的形貌特征；利用流变仪考察了该凝胶体系的凝胶形成温度（Gel formation temperature, GFT）、胶凝时间（Gelation time, GT）和流变学特性；还考察了该凝胶体系中 PEG-GNRs 的光热转化效应、PTX 的体外释放情况以及该系统的体外溶蚀情况；在细胞水平上，通过细胞毒（MTT）实验考察了游离 PTX 对 SW620 细胞和 SW620AD300 细胞的敏感性、GNRs-TPGS-PTXNC-gel 体系在 SW620 AD300 细胞上和游离 PTX 相比的杀伤情况，以及是否可以逆转 SW620AD300 细胞的 MDR；在动物水平上，利用 SW620AD300 裸鼠模型考察 GNRs-TPGS-PTX NC-gel 体系的药效学以及初步毒性，从而对该体系的抗肿瘤效应和毒性进行初步评价。

紫外吸收光谱,电位图,溶液,静置

图 1.1 PEG-GNRs 的体外表征：（a）CTAB-GNRs 和 PEG-GNRs 的紫外吸收光谱（b）CTAB-GNRs 和 PEG-GNRs 的 Zeta 电位图 1.2 GNRs 的电镜图：（a）CTAB-GNRs（b）PEG-GNRs1.3.2 PEG-GNRs 的稳定性为了更近一步的证明 PEG-GNRs 的稳定性，我们将 CTAB-GNRs 和PEG-GNRs 都放入 10%的用 PBS 稀释的 FBS 的溶液和 PBS 溶液。静置一周后

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天津医科大学硕士学位论文直径，可以得出 CTAB-GNRs 和 PEG-GNRs 的平均长度是基本相同的，平径也是基本相同的，大概分别是 45 5 nm 和 12 2 nm，纵横比（长/直径约是 4-5。图 1.1 PEG-GNRs 的体外表征：（a）CTAB-GNRs 和 PEG-GNRs 的紫外吸收谱（b）CTAB-GNRs 和 PEG-GNRs 的 Zeta 电位

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