pH敏感性羧甲基壳聚糖药物载体的设计、制备及药物传递研究

发布时间：2017-10-09 10:36

  本文关键词：pH敏感性羧甲基壳聚糖药物载体的设计、制备及药物传递研究

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【摘要】：化疗是临床治疗多种肿瘤的常用方法之一,但是,大多数化疗药物在血液中半衰期短,药物利用率低,降低了药物疗效,并且药物不能区分肿瘤细胞和正常细胞,从而产生了多种副作用,因此,提高肿瘤部位的药物富集量是提高化疗效果的关键因素之一,为了达到上述目的,药物传递系统迅速发展。药物传递系统是指在治疗疾病的过程中为了获到更好的治疗效果所采用的不同给药形式。在该研究领域中,纳米药物传递系统和聚合物水凝胶药物传递系统是比较常见的两种类型。纳米药物传递系统采用生物相容性好的天然或人工合成高分子材料制备成纳米尺寸的载体颗粒,进一步负载传统小分子化疗药物。纳米药物输送体系进入血液循环后,由于增强渗透与滞留效应(EPR效应),被动富集在肿瘤组织内,从而提高了肿瘤组织内的药物浓度,减小对正常组织的毒副作用。但是,基于EPR效应的纳米药物输送体系往往只能富集在肿瘤组织的血管周围区域,无法进一步的向肿瘤组织内部渗透,不能被肿瘤细胞很好的摄取,限制了治疗效果。为了解决这一问题,在纳米药物输送体系表面修饰一系列可以和肿瘤细胞表面受体特异性结合的配体如叶酸、转铁蛋白、RGD多肽、半乳糖、苯硼酸等,可以制备多种具有主动靶向功能的纳米载体。靶向基团修饰的纳米载体在体内循环时首先通过EPR效应被动富集在肿瘤组织外围血管丰富的区域,进一步通过配体-受体作用被肿瘤细胞识别并摄取,提高纳米药物载体的药物传输效率。除纳米药物传递系统之外,高分子水凝胶药物传递系统也是一种常用的药物传递系统。由于聚合物链段的亲水作用,水凝胶能在他们的结构中包含有大量的水溶液。水凝胶的高含水量和柔软的表面性质使他们具有非常好的生物相容性。此外,通过合成或者后处理方法的可以轻易的调节他们的物理化学性质,机械性能,生物学性能以及新的功能性质,从而获得具有多样性质的水凝胶。比如,水凝胶可以设计为对各种外界环境刺激响应的材料,如pH值,温度,光以及特殊分子等。这些特殊的性质使水凝胶在制药学,生物医学尤其是药物载体及控制释放领域拥有广泛的应用。羧甲基壳聚糖(CMCS)是壳聚糖(CS)的一种衍生物,具有良好的生物相容性,与壳聚糖相比,在中性和碱性条件下也具有较好的溶解性,并且可以通过改变羧甲基取代度控制其溶解性。基于羧甲基壳聚糖的上述优点,本论文主要开展了以下工作：1)设计、制备了具有pH敏感性的羧甲基壳聚糖-聚苯硼酸复合纳米微球(CMCS-PAPBA NPs)和表面修饰叶酸基团的靶向羧甲基壳聚糖-聚苯硼酸复合纳米微球(FA/CMCS-PAPBA NPs),并研究了微球的理化性质和抗肿瘤活性；纳米微球的粒径分别为207.3 nm和193.3 nm；通过扫描电镜和透射电镜观察纳米微球直径均一、规整、分散；利用DLS详细研究了两种纳米微球在不同生理条件下的稳定性；制备的纳米微球可以成功负载抗肿瘤药物阿霉素,载药量分别达到26.30%和34.44%；在药物体外释放的研究中,两组载药纳米微球都表现pH依赖的药物释放性质,即中性条件下(pH 7.4)药物释放较慢,弱酸性条件下(pH5.0)药物释放加快。2)细胞摄取试验表明,非靶向纳米粒子(CMCS-PAPBA NPs)和靶向纳米粒子(FA/CMCS-PAPBA NPs)都可以成功进入到SH-SY5Y细胞中并且将阿霉素释放到细胞核中；在细胞毒性(MTT)试验中,两组空白微球几乎没有毒性,与细胞共培养48小时后细胞存活率均高于90%；与两组载药纳米微球共培养的SH-SY5Y细胞的存活率都随药物浓度的增大而降低;此外,利用SH-SY5Y细胞构建了3-D细胞团,考察了纳米微球的细胞摄取情况和细胞毒性,结果表明,叶酸修饰的靶向纳米微球可以更好的被3-D细胞团摄取,并有效抑制3-D细胞团的增殖。3)构建了小鼠肝癌细胞H22的皮下异种移植肿瘤模型并研究了载药纳米微球的体内分布以及抗肿瘤效果；在体内分布试验中,注射靶向载药纳米微球(DOX-loaded FA/CMCS-PAPBA NPs)的小鼠,其肿瘤部位在48 h内总的药物浓度明显高于普通载药纳米微球组(DOX-loaded CMCS-PAPBA NPs)以及游离药物阿霉素组(DOX)；在抗肿瘤试验中,分别给小鼠注射不同样品组,并观察小鼠肿瘤的生长情况；结果发现,注射生理盐水以及两组空白粒子的小鼠肿瘤平均质量比较大,分别为1.2±0.64 g,1.7±0.63 g,1.5±0.48 g,而普通载药微球组和靶向载药微球组的肿瘤平均质量分别为0.6±0.39 g和0.5±0.31 g,明显小于阿霉素组的肿瘤平均质量0.9±0.39 g,同时,靶向载药微球组小鼠肿瘤生长抑制率52.28%也明显高于阿霉素组、普通载药微球组的24.60%和47.96%;肿瘤组织切片表明,叶酸修饰的靶向纳米粒子治疗组小鼠肿瘤组织的坏死最为严重。这些结果表明了靶向载药纳米微球相比于游离药物和普通载药纳米微球能更有效的抑制肿瘤生长。4)通过一种简单的方法合成了具有酸敏感性的原酸酯类交联剂(OEDE),在水溶液中使用交联剂交联羧甲基壳聚糖,制备了具有pH敏感性的水凝胶。综上所述,本论文以羧甲基壳聚糖为材料设计的pH敏感性纳米粒子载体在提高抗肿瘤效果的同时,降低了药物对正常组织的毒性,因此在肿瘤化疗领域具有良好的应用前景。
【关键词】：羧甲基壳聚糖 药物传递 原酸酯 纳米粒子 水凝胶
【学位授予单位】：安徽大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：R91
【目录】：

• 摘要3-6
• Abstract6-13
• 第一章 绪论13-23
• 1.1 肿瘤发生、病因以及治疗方法13-15
• 1.2 纳米药物载体的种类15-17
• 1.3 纳米粒子的材料17-19
• 1.4 靶向纳米粒子19-21
• 1.5 论文主要内容21-23
• 第二章 羧甲基壳聚糖纳米粒子的制备23-33
• 2.1 引言23
• 2.2 实验材料和仪器23-25
• 2.2.1 实验材料23-24
• 2.2.2 实验仪器24-25
• 2.3 实验方法25-27
• 2.3.1 3-丙烯酰胺基苯硼酸的合成25
• 2.3.2 伯胺含量测定以及叶酸-羧甲基壳聚糖的制备25-26
• 2.3.3 纳米粒子的制备26
• 2.3.4 正交试验26
• 2.3.5 纳米粒子的粒径及稳定性26-27
• 2.3.6 纳米粒子组成元素分析27
• 2.4 实验结果与讨论27-32
• 2.4.1 CMCS-PAPBA纳米粒子的合成27-28
• 2.4.2 正交试验优化粒子制备条件28-29
• 2.4.3 纳米粒子粒径与稳定性研究29-31
• 2.4.4 纳米粒子元素分析31-32
• 2.5 实验小结32-33
• 第三章 羧甲基壳聚糖纳米粒子的药物释放及抗肿瘤效果评价33-50
• 3.1 前言33
• 3.2 实验材料与实验仪器33-35
• 3.2.1 实验材料33-34
• 3.2.2 实验仪器34-35
• 3.3 实验方法35-38
• 3.3.1 负载阿霉素的纳米粒子的制备35
• 3.3.1.1 盐酸阿霉素标准曲线的绘制35
• 3.3.1.2 负载阿霉素纳米粒子的制备以及载药量和包封率研究35
• 3.3.2 负载盐酸阿霉素的纳米粒子体外释放研究35-36
• 3.3.3 纳米粒子的细胞摄取实验36
• 3.3.4 纳米粒子的细胞毒性实验36-37
• 3.3.5 3-D细胞渗透和毒性实验37
• 3.3.6 负载阿霉素的纳米粒子体内分布37-38
• 3.3.6.1 盐酸阿霉素荧光标准曲线绘制37-38
• 3.3.6.2 盐酸阿霉素体内分布实验38
• 3.3.7 负载阿霉素的纳米粒子的体内抗肿瘤效果38
• 3.4 实验结果与讨论38-48
• 3.4.1 载药纳米粒子的制备及载药量和载药效率的研究38-40
• 3.4.2 负载盐酸阿霉素的纳米粒子体外释放研究40-41
• 3.4.3 纳米粒子的细胞摄取41-42
• 3.4.4 纳米粒子的细胞毒性42-43
• 3.4.5 3-D细胞渗透与生长抑制实验43-45
• 3.4.6 负载阿霉素的纳米粒子的体内分布45-46
• 3.4.7 负载阿霉素的载药粒子体内抗肿瘤效果46-48
• 3.5 实验小结48-50
• 第四章 交联羧甲基壳聚糖水凝胶的制备50-57
• 4.1 引言50
• 4.2 实验材料和仪器50-52
• 4.2.1 实验材料50-51
• 4.2.2 实验仪器51-52
• 4.3 实验方法52-54
• 4.3.1 原酸酯单体的合成52-54
• 4.3.1.1 试剂纯化52
• 4.3.1.2 产物a的合成52
• 4.3.1.3 产物OEDg的合成52-53
• 4.3.1.4 产物OEDE的合成53
• 4.3.1.5 产物OEDE的纯化53-54
• 4.3.2 羧甲基壳聚糖交联凝胶的制备54
• 4.4 实验结果与讨论54-56
• 4.4.1 产物1的产率以及~1H NMR核磁图谱分析54
• 4.4.2 产物OEDg的产率以及~1H NMR核磁图谱分析54-55
• 4.4.3 产物OEDE的产率以及~1H NMR核磁图谱分析55-56
• 4.4.4 羧甲基壳聚糖水凝胶的制备56
• 4.5 实验小结56-57
• 第五章 主要结论与展望57-59
• 5.1 主要结论57-58
• 5.2 展望58-59
• 参考文献59-66
• 致谢66-67
• 攻读学位期间发表的学术论文目录67

【参考文献】

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1 朱寿进;刘法谦;王t煶，

本文编号：999697