多功能纳米药物裁体及有机小分子荧光探针的制备及其在生化分析中的应用

发布时间：2020-10-21 03:18

　　 随着人类生活水平的不断提高,由环境污染以及饮食不合理等问题引发的疾病逐渐增多,其中,癌症已经成为人类死亡率升高的主要原因之一。新型纳米材料的引入为抗癌药物的递送以及靶向治疗提供了有效的途径。与此同时,对于致癌物质的检测也成为了当代生物医学领域的研究热点。1.纳米药物载体在癌症诊疗领域具有广泛的研究价值,尤其是在细胞成像以及细胞凋亡过程的监测方面做出了巨大的贡献。本实验设计的一种生物相容性较好的纳米复合探针(CS-AuNPs-DOX)实现了药物的靶向递送及其在肿瘤细胞内的荧光成像。对于抗癌药物的具体递送方式,本文中是通过阿霉素(DOX)与CS-AuNPs纳米颗粒相连接形成二硫键,当纳米复合物进入癌细胞后,癌细胞中的谷胱甘肽(GSH)可以特异性的裂解二硫键从而释放出红色的荧光信号。另外,由于DOX的红色发射光谱与CS-AuNPs的吸收光谱有部分重叠,它们之间会发生荧光共振能量转移(FRET)导致DOX的红色荧光信号猝灭,进而通过视觉荧光信号便可以监测到药物的释放过程。而且,释放的药物(DOX-SH)可以作为癌细胞内的荧光信号指示剂,从而实现药物的刺激响应性治疗。在进行GSH的检测、癌细胞的促凋亡以及活体内抗肿瘤实验的全面研究后,CS-AuNPs-DOX纳米探针显示出了优异的传感性能。该方案为细胞成像以及药物递送提供了优异的生物传感策略,或可为当代生物医学研究的发展提供有利的帮助。2.本实验提出了一种基于miRNA引发的光热疗法和化学疗法相结合的多功能纳米复合探针。首先,合成了一种具有光热性质的金纳米棒作为药物递送的载体。然后对金纳米棒的表面进行DNA的修饰以实现抗癌药物DOX的加载。最后,通过引入叶酸实现纳米药物载体对MCF-7细胞的靶向诊疗。当纳米探针进入癌细胞后,miRNA会与双链DNA发生竞争反应,导致药物(DOX)从双链DNA中释放出来,荧光信号得到有效的恢复。该纳米生物传感器不仅能够检测肿瘤细胞内的miRNA,还能够实现对癌细胞的双功能诊疗,并且在细胞成像、治疗以及监测等方面均表现出了潜在的优势,已经成为生物医学研究领域非常有发展前景的候选者。3.以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)胶束作为探针的疏水腔与分析物通过原位缩合反应产生的绿色发色团作为信号指示剂,开发了一种检测肼的零背景生物传感分析方法。这种超灵敏的检测方案具有相对较低的检测限(LOD=0.42nM)。另外,由于该生物传感器具有较低的细胞毒性,稳定的生物成像性能和优良的抗干扰能力,因此有望将其应用于环境或生物体内痕量肼的检测与成像。
【学位单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R943;O657.3;TB383.1
【部分图文】：

图 1-1 MNPs/HCPT 纳米凝胶探针的构建及其在抗癌药物传递中的应用示意图[13]Fig. 1-1 Schematic illustration of synthesis of MNPs/HCPT-nanogel and its application inenhancing anti-cancer drug delivery.[13]2.2 脂质聚合物纳米颗粒脂质聚合物纳米颗粒（LPHNP）已经成为一种非常有发展前景的药物传送系其主要由三种不同的组分构成。一种是具有生物可降解性的聚合物作为该纳粒的核，用于加载水溶性较差的药物。例如聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）其具有较低的细胞毒性和良好的可降解性，已经被美国食品药品管理局DA）列为日常使用产品[15-17]。另一种是包裹在聚合物周围的脂质层，用于增米载体的稳定性以减少药物的扩散。最后一种是提供免疫识别能力以及增强代谢循环能力的脂质[18-21]，如聚乙二醇（PEG）、多糖外冠和聚乙烯吡咯烷PVP）等。LPHNP 解决了传统脂质体和聚合物纳米颗粒现有的局限性，如溶解度低、药漏、稳定性差、毒性大、非特异性、扩散速度快、半衰期短以及药物自身的

多功能纳米药物载体及小分子荧光探针的制备及其在生化分析中的应用脂质聚合物纳米颗粒（LPN）是由聚合物核和脂质壳组成，聚合物纳米粒子与脂质纳米粒子在稳定性和生物相容性等方面均表现出互补的特性[25]。如图 1-2所示，开发了一种双药物（顺铂与紫杉醇前体药物）负载的氧化还原型脂质聚合物来实现对肺癌的诊疗[26]。首先通过酯化反应将紫杉醇（PTX）与 3'-二硫代二丙酸（DPA）进行偶联，然后再分别引入生物相容性较好的 NH2-PEG-COOH 和穿膜肽（RGD），得到含有 RGD 的前体药物（RGD-ss-PTX）。最后，将顺铂（CDDP）以及前体药物（RGD-ss-PTX）与聚乳酸-羟基乙酸共聚物（PLGA）通过乳化-超声 技 术 自 组 装 形 成 RGD-ss-PTX/CDDP LPN 纳 米 脂 质 聚 合 物 。 将RGD-ss-PTX/CDDP LPN 纳米探针与肺癌细胞进行孵育，由于 RGD 对肺癌细胞中的 vβ3 整合素具有较高的亲和力，可以促进肿瘤细胞对纳米脂质聚合物的摄取。此时癌细胞中的 GSH 能够将 RGD-ss-PTX/CDDP LPN 纳米脂质聚合物中的二硫键断裂进而释放出顺铂（CDDP）和紫杉醇（PTX），实现了对肺癌细胞的协同诊疗[27]。

青岛科技大学研究生学位论文于高分子纳米药物载体具有良好的生物相容性和可降解性，并且对小没有限制[28,29]，已经成为基因传递的优良靶向纳米载体。另外，种重要的癌症抑制基因，参与肿瘤细胞的多种生命过程，如细胞代以及上皮-间质转换等过程[30-32]。据有关报道表明，超过一半以上的 p53 基因缺失或突变的情况，因此 p53 基因对于癌症的发生和发展重要的作用。如图 1-3 所示，开发了一种新型的高分子纳米FITC-FA/pp53），通过对该基因的调控实现了肿瘤的靶向诊疗[33]。烯亚胺（PEI）、荧光素异硫氰酸酯（FITC）和叶酸（FA）在 E作用下，通过水热法合成了聚乙烯亚胺-荧光素异硫氰酸FITC-FA）。然后将肿瘤抑制剂（pp53）通过静电作用与 PEI-FIT了 PEI-FITC-FA/pp53 纳米复合物。当纳米探针与 HeLa 细胞孵育 FA 的协同靶向作用会极大的改善 pp53 的传递效率，促进肿瘤细胞摄取，为抗肿瘤的应用提供了潜在的治疗平台。
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本文编号：2849560