基于活性氧响应壳聚糖纳米给药载体的研究

发布时间：2017-04-18 14:02

  本文关键词：基于活性氧响应壳聚糖纳米给药载体的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：伴随着纳米技术的迅速发展,新型智能响应型纳米给药载体逐渐成为医药领域研究的热点。这类纳米载体不但能显著提高药物的生物利用度,而且具备“智能性”,即不仅需要构筑规整有序的结构骨架以实现高效地负载,而且可以在人体内病理部位的特定环境刺激下靶向性地释放负载的药物,用于特定的治疗,从而有效地减轻药物对正常组织或细胞的伤害。相比于近年来被深入研究的其他响应信号(如温度、p H、光等),氧化响应(或氧化敏感)型纳米载体材料可以充分利用体内存在的数百种氧化还原酶供体作为刺激源,尤其是在体内病理状态下氧化应激损伤时发生较大改变的谷胱甘肽或活性氧,使药物在这些生化反应过程中得到释放,具有良好的靶向性,释放的药物可以即时参加到细胞和其他生命活动中去,大大提高了药物的生物利用度,达到降低给药量、提高药效的目的。天然高分子材料壳聚糖(化学名:β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧氨基-D-葡萄糖)生物相容性好,无毒,既可生物合成,又可生物降解,降解过程中产生的低分子寡聚糖在体内不累积,几乎无免疫原性;在其结构中,还有活泼的氨基,易于化学改性,可引入多功能基团。因此,本论文通过离子交联法制备壳聚糖纳米粒(chitosan nanoparticles,CSNPs),并利用两种方式与四种金属离子(Ca2+、Fe2+、Cu2+和Zn2+)配位,制备壳聚糖-金属配合物(CSNPs-Met)和壳聚糖-金属配合物纳米粒((CS-Met)NPs)以增加其氧化敏感性;通过结构表征、氧化响应性能测定、体外细胞实验和组织相容性实验,对比CSNPs、CSNPs-Met和(CS-Met)NPs三类纳米载体的性能,以筛选较佳的氧化响应型纳米给药载体。主要研究内容如下:1.三类纳米载体的制备与表征:以CS为底物,分别配位Ca2+、Fe2+、Cu2+和Zn2+,制得CS-Met,然后使用离子交联法,制备成(CS-Met)NPs;先使用离子交联法将CS制备成CSNPs,再将不同的金属离子配合到CSNPs的表面得到CSNPs-Met。通过紫外光谱、红外光谱、X射线衍射光谱、X射线光电子能谱、热重-差热谱图、核磁氢谱和固体核磁碳谱对各产物进行结构表征,以及通过动态光散射与透射电镜测定,对各产物进行了粒径分析与形态观察。结果显示,各金属离子能够提供空轨道与CS主链上的氨基官能团提供的孤对电子发生配位反应;所制备出的NPs呈类圆形、粒径分布均匀,大小为200-400nm。2.三类纳米载体的体外氧化响应性研究:首先,采用体外H2O2氧化刺激,通过目测与浊度测定,考察NPs的氧化敏感性;并检测H2O2消除情况,评价NPs消除H2O2的能力。其次,通过动态光散射分析,测定在H2O2氧化刺激下CSNPs的粒径变化,以推测其氧化响应机理。最后,以尼罗红作为荧光模型分子,测定NPs在氧化应激条件下的释放行为,以探究其进一步包载药物的可行性。结果显示,在金属离子存在的条件下,NPs的氧化敏感性有明显提高,降解所需时间缩短2倍以上,且CSNPs-Met系列的敏感性均较(CS-Met)NPs系列强;对H2O2清除能力的测定也显示了同样结果,清除能力为CSNPs-Met(CS-Met)NPsCSNPs;体外释放实验进一步表明,三类NPs均具有氧化响应性和可释放性,释放速率呈现H2O2浓度依赖性,而且释放速率为CSNPs-Met(CS-Met)NPsCSNPs。3.三类纳米载体的体外细胞实验与组织相容性研究:通过CCK-8法和流式细胞术,分析NPs对小鼠巨噬细胞RAW 264.7的细胞毒性及对细胞氧化应激损伤的保护作用;通过动物实验中半致死量的测定与急性毒性研究,初步评价NPs的组织相容性及作为药物载体的安全性。体外细胞实验结果显示,各NPs在低、中浓度条件下对RAW 264.7细胞的毒性较低或没有毒性,而在较高给药浓度条件下,除了CSNPs-Cu有较大的毒性,其余毒性较低或没有毒性;各NPs在低、中、高浓度条件下对氧化应激条件(800μM H2O2)下的RAW 264.7细胞均具有良好的保护作用。进一步的动物实验结果显示,除注射CSNPs-Zn的小鼠出现死亡外,其余CSNPs-Met系列和(CS-Met)NPs系列的组织相容性较好,对各组织的结构基本没有影响。综上所述,本论文的研究结果表明,CSNPs、CSNPs-Met和(CS-Met)NPs三类纳米载体均具有氧化响应性;CSNPs的氧化敏感性通过与金属离子的配合得到了提高,且CSNPs-Met的氧化响应性较(CS-Met)NPs强。因此,CSNPs-Met系列可作为一类新型的氧化响应型纳米给药载体材料深入研究。
【关键词】：纳米载体 氧化响应 壳聚糖 金属配合物
【学位授予单位】：广东药学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R943;TB383.1
【目录】：

• 摘要6-8
• Abstract8-11
• 第一章 引言11-23
• 1 环境响应性释药系统11-13
• 1.1 热响应释药系统11-12
• 1.2 光响应释药系统12
• 1.3 糖响应释药系统12
• 1.4 电响应释药系统12
• 1.5 磁响应释药系统12-13
• 1.6 pH响应释药系统13
• 1.7 氧化还原响应释药系统13
• 2 氧化应激分子种类及其生理、病理作用13-16
• 2.1 氧化应激分子种类及其形成方式13-14
• 2.2 活性氧自由基（ROS）的生理、病理作用14-16
• 3 氧化响应材料16-18
• 3.1 有机金属聚合物16-17
• 3.2 有机共轭聚合物17
• 3.3 含杂原子的有机聚合物17-18
• 4 壳聚糖（CS）18-21
• 4.1 CS的来源与制备18-19
• 4.2 CS的生理特性及在医药领域的应用19
• 4.3 壳聚糖-金属配合物（CS-Met）19-20
• 4.4 壳聚糖纳米粒（CSNPs）20-21
• 5 本论文研究内容与意义21-23
• 第二章 CS-Met及其纳米粒（(CS-Met)NPs）的制备和表征23-42
• 1 仪器与材料24
• 1.1 实验材料24
• 1.2 实验仪器24
• 2 实验方法24-29
• 2.1 CS-Met的制备24-25
• 2.2 (CS-Met)NPs的制备25-26
• 2.3 CS-Met的表征26-28
• 2.4 (CS-Met)NPs的表征28-29
• 3 结果与讨论29-41
• 3.1 CS的分子量和黏度测定29-30
• 3.2 CS与CS-Met的紫外可见吸收光谱分析30
• 3.3 CS与CS-Met的红外光谱分析30-33
• 3.4 CS与CS-Met的X射线衍射分析33-34
• 3.5 CS与CS-Met的X射线光电子能谱分析34-36
• 3.6 CS与CS-Met的热重-差热分析36-37
• 3.7 CS与CS-Met的核磁共振氢谱分析37-39
• 3.8 CS与CS-Met的固态核磁共振碳谱分析39-40
• 3.9 (CS-Met)NPs的动态光散射分析40-41
• 3.10 (CS-Met)NPs的透射电镜分析41
• 4 本章小结41-42
• 第三章 壳聚糖纳米粒-金属配合物（CSNPs-Met）的制备和表征42-54
• 1 仪器与材料42-43
• 1.1 实验材料42
• 1.2 实验仪器42-43
• 2 实验方法43-45
• 2.1 CSNPs及CSNPs-Met的制备43-44
• 2.2 CSNPs-Met的表征44-45
• 3 结果与讨论45-53
• 3.1 CSNPs与CSNPs-Met的紫外可见吸收光谱分析45
• 3.2 CSNPs与CSNPs-Met的红外光谱分析45-47
• 3.3 CSNPs与CSNPs-Met的X射线衍射分析47-49
• 3.4 CSNPs与CSNPs-Met的X射线光电子能谱分析49-51
• 3.5 CSNPs与CSNPs-Met的热重-差热分析51-52
• 3.6 CSNPs与CSNPs-Met的动态光散射分析52-53
• 3.7 CSNPs与CSNPs-Met的透射电镜分析53
• 4 本章小结53-54
• 第四章 CSNPs、CSNPs-Met和(CS-Met)NPs的体外氧化响应性能研究54-70
• 1 仪器与材料54-55
• 1.1 实验材料54
• 1.2 实验仪器54-55
• 2 实验方法55-56
• 2.1 三类CSNPs的体外氧化降解考察55
• 2.2 CSNPs的动态光散射分析55
• 2.3 三类CSNPs体外过氧化氢的消除测定55
• 2.4 包载尼罗红的三类CSNPs的制备55-56
• 2.5 包载尼罗红的三类CSNPs的体外释放测定56
• 3 结果与讨论56-69
• 3.1 三类CSNPs体外氧化降解过程的目测与浊度分析56-61
• 3.2 CSNPs的动态光散射分析61-62
• 3.3 三类CSNPs体外过氧化氢的消除分析62-65
• 3.4 包载尼罗红的三类CSNPs的体外释放分析65-69
• 4 本章小结69-70
• 第五章 三类CSNPs的毒性及其对细胞损伤的保护作用70-78
• 1 仪器与材料70-71
• 1.1 实验材料70
• 1.2 实验仪器70-71
• 2 实验方法71-72
• 2.1 三类CSNPs的细胞毒性测试71
• 2.2 三类CSNPs对过氧化氢诱导细胞凋亡的保护作用71
• 2.3 三类CSNPs的组织相容性考察71-72
• 3 结果与讨论72-77
• 3.1 细胞毒性测试72-74
• 3.2 过氧化氢诱导细胞凋亡的保护作用74-76
• 3.3 组织相容性考察76-77
• 4 本章小结77-78
• 第六章 总结与展望78-80
• 参考文献80-94
• 中英文缩写对照表94-96
• 攻读学位期间参与发表的论文96-97
• 致谢97

【参考文献】

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本文编号：315017