pH响应的细胞内在化纳米颗粒的合成及其生物医学应用

发布时间：2020-08-17 18:24

【摘要】：近年来,智能型纳米技术的快速发展对肿瘤靶向制剂的研究产生了巨大的推动作用。其中,针对肿瘤微环境所制备的智能型纳米颗粒更是在肿瘤的靶向治疗上取得了良好的效果。本论文利用肿瘤微环境弱酸性的特点,合成了一种pH敏感的智能型纳米药物载体,该纳米药物载体载可通过响应pH的改变来实现电荷转换以及可控制地穿膜,从而将抗癌药物阿霉素(DOX)定时、定点地运送至肿瘤细胞内部。本论文主要研究内容包括:1.由于传统穿膜肽Tat缺乏特异性,极易对正常组织造成巨大的毒副作用,所以,我们在Tat两端分别添加了一条长链PEG与两个赖氨酸(KK),设计了一条连接PEG的Tat-KK穿膜肽序列(PEG-Tat-KK),并将该序列嫁接到了树状多聚赖氨酸(DGL)上。之后,利用2,3-二甲基马来酸酐(DMA)对PEG-Tat-KK进行修饰,合成了一种pH敏感的细胞内在化纳米颗粒(DGL-PEG-Tat-KK-DMA),用作DOX的肿瘤靶向传送载体。其中,DGL作为纳米颗粒的骨架,PEG-Tat-KK介导纳米颗粒的穿膜,DMA则作为纳米颗粒的可逆阻断剂发挥着最为重要的作用。DMA可将Tat序列(YGRKKRRQRRR)内部的赖氨酸以及末端添加的两个赖氨酸(KK)酰胺化,该酰胺化不仅可以阻断Tat的非特异性穿膜,还可赋予该纳米药载一个负电性的外壳,两者综合可明显提高纳米药载的靶向性。在肿瘤的酸性环境下,DMA的迅速脱落又可及时恢复Tat的穿膜活性以及纳米药载表面的正电荷,诱导纳米药载进入肿瘤细胞内部,实现药物的胞内靶向传送。2.在模拟的生理环境下,该纳米药载呈规则球形,粒径约为~120 nm-140 nm,符合体内使用的理想粒径要求。通过对纳米药载的药物上载特性和载药纳米颗粒的药物释放行为考察,发现该载体不仅具有较高的药物上载率(74.6%),还展现了良好的pH敏感释放性能,从而避免了药物在运送过程中的过早释放,降低了毒副作用。另外,该纳米药载在不同pH条件下Zeta电位以及细胞摄入量的改变,说明pH敏感的酰胺键的设计可以有效地控制纳米颗粒表面电荷的转换以及Tat的穿膜活性,提高纳米颗粒的靶向性。动物体内分布以及抗肿瘤活性研究,则进一步表明了电荷转换以及可控穿膜的双重靶向显著地提高了纳米药载的特异性,从而使得该纳米药载将更多的药物运送到了肿瘤部位,有效地抑制了肿瘤生长。以上研究表明,该纳米药载不仅具有优良的物理化学特性,还兼具电荷转换以及可控穿膜的双重靶向性能,并且可在靶向基础上进一步实现药物的细胞内在化,最大程度地提高药物利用度。因此,该纳米药载是一种高效的肿瘤靶向药物载体,在肿瘤的靶向治疗上具有极大的应用潜力。
【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R943
【图文】：

图 1-1 pH 响应的肿瘤细胞内在化纳米颗粒示意图颗粒的主要组成部分（主要包括作为骨架的 DGL，介导穿膜的 PEG-Tat-KK 序剂 DMA 以及抗肿瘤药物 DOX）；B：DMA 与 PEG-Tat-KK 上赖氨酸之间β-羧酰键的形成；C：纳米颗粒的电荷转换以及肿瘤细胞摄入了验证该纳米药载的抗肿瘤功效，我们选取了 DOX 为模式药物。DOX型的蒽环类药物，它可以通过干扰 DNA 的复制抑制细胞的增殖，因此应用于抗实体肿瘤的治疗中，并且疗效显著[119]。除此之外，DOX 还是氨基的带有正电荷的抗癌药物，与本工作制备的 DGL-PEG-Tat-KK-D载所带电荷相反，两者之间的静电吸引会明显增强药物的上载效率[120达肿瘤环境以后，纳米颗粒表面正电荷的恢复又会促进药物的释放，极了药物的释放行为。该纳米颗粒的组成以及其在体内的作用机理如图纳米颗粒设计完成以后，本论文的研究工作将从以下的几个方面展开1）pH 敏感的细胞内在化纳米颗粒的合成富含氨基的 DGL 为载体，在 EDAC 和 NHS 的作用下将 PEG-Tat-KK 序载体的表面，得到可穿膜的 DGL-PEG-Tat-KK 纳米颗粒；然后，引入 D

DGL 纳米颗粒分散均匀，形貌近似圆形，粒径在 5 nm 左右（图2-1a）。经过修饰以后（图 2-1b），其粒径明显增大，约为 80 nm，且外观呈规则球形，分散均匀。除此之外，还可清楚观察到 DGL 纳米颗粒表面有一层灰色薄膜包裹，表面光滑，这在一定程度上证明了 PEG-Tat-KK 序列、DMA 分子与 DGL的成功连接。其精确粒径将由粒度检测仪进一步检测得出。图 2-1 纳米颗粒的透射电镜图a: DGL; b: DGL-PEG-Tat-KK-DMA（2）粒径分布图 2-2 为 DGL-PEG-Tat-KK-DMA 纳米颗粒的粒径分布图。由图 2-2 可以看出，此次制备的纳米颗粒粒径分布比较均一，粒径范围为~120 nm-140 nm。说明制得的纳米颗粒并未出现团聚现象，并且该粒径范围内的纳米颗粒更易于利用肿瘤的 EPR 效应，扩散进入肿瘤部位。图 2-2 DGL-PEG-Tat-KK-DMA 纳米颗粒粒径分布图

图 2-1 纳米颗粒的透射电镜图a: DGL; b: DGL-PEG-Tat-KK-DMA径分布为 DGL-PEG-Tat-KK-DMA 纳米颗粒的粒径分布图。由图备的纳米颗粒粒径分布比较均一，粒径范围为~120 nm-1颗粒并未出现团聚现象，并且该粒径范围内的纳米颗粒更应，扩散进入肿瘤部位。

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本文编号：2795667