智能抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)的設(shè)計及體外評估.pdf

1、近年來，基于腫瘤微環(huán)境與正常組織微環(huán)境之間的差異來設(shè)計抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)，在腫瘤治療過程中占據(jù)著越來越重要的地位。由于納米抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)能改善目前所用化療藥物的安全性及提高治療效果，因此納米抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)的研究和應(yīng)用引起了廣泛的關(guān)注。此外，為了進一步增強治療效果，這些納米抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)被設(shè)計為基于內(nèi)部刺激的納米藥物遞送系統(tǒng)，即pH敏感藥物遞送系統(tǒng)，還原敏感納米藥物遞送系統(tǒng)，及基于外部刺激的納米藥物遞送系統(tǒng)，例如光輻射納米藥物

2、遞送系統(tǒng)。基于此，為了改善化療藥物的安全性及提高治療效果，本論文基于不同的材料（譬如天然聚電解質(zhì)、可控合成的嵌段共聚物及氧化石墨烯）構(gòu)建具有不同結(jié)構(gòu)的抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)，而且不同的相互作用（譬如靜電相互作用、疏水相互作用及π-π相互作用）被用來有效地負載抗腫瘤藥物阿霉素。此外，這些抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)具有如pH、還原及光響應(yīng)特性，而且集靶向性、低細胞毒性、可降解性及分子成像特性與一身。本論文主要包括以下幾個部分。
　　首先，我們通過

3、層層自組裝方法將FITC功能化殼聚糖及透明質(zhì)酸鈉（分別作為聚陽離子及聚陰離子）包覆在磺化聚苯乙烯微球模板上，最后一層控制為乳糖酸功能化殼聚糖，再刻蝕去除磺化聚苯乙烯模板從而制備了該具有pH敏感熒光肝靶向功能的聚電解質(zhì)空心微球(CSFITC/HA)4/GC。其粒徑約為260 nm，且動態(tài)光散射分析表明其具有pH及離子強度雙重響應(yīng)特性。經(jīng)實驗表明，該聚電解質(zhì)空心微球具有pH敏感熒光、肝靶向功能及低細胞毒性。在此基礎(chǔ)上，為了簡化實驗步驟，縮短

4、實驗周期，通過聚電解質(zhì)共沉淀法將乳糖酸功能化殼聚糖與透明質(zhì)酸鈉構(gòu)建成具有離子交換海綿結(jié)構(gòu)的聚電解質(zhì)納米微球 GC/HA NPs。其粒徑約為80 nm。該聚電解質(zhì)納米微球表面電荷可在中性條件或堿性條件下的負電荷翻轉(zhuǎn)成在酸性條件下的正電荷，揭示了其在響應(yīng)腫瘤組織外環(huán)境pH遞送抗腫瘤藥物方面的潛在應(yīng)用。此外，該具有獨特離子交換海綿結(jié)構(gòu)的聚電解質(zhì)納米微球具有高的抗腫瘤藥物阿霉素的藥物負載容量及封裝效率，及pH觸發(fā)的藥物釋放。MTT實驗及熒光顯微

5、鏡分析揭示了阿霉素負載GC/HA NPs不僅擁有良好的生物相容特性，且具有高效的肝靶向功能。同時，我們還通過簡單的離子（pH敏感），共價（還原敏感）雙交聯(lián)FA及Rh6G功能化透明質(zhì)酸(FA-HA-Rh6G)制備了一種具有 pH/還原響應(yīng)性熒光標記葉酸靶向的藥物遞送系統(tǒng)(DCL FA-HA-Rh6G NPs)。該藥物遞送系統(tǒng)能有效地負載抗腫瘤藥物阿霉素(DLC及DEE分別為0.7161±0.0341 mg/mg及71.60％±3.4%))

6、，且擁有在模擬腫瘤組織微環(huán)境條件下理想的釋放行為。MTT實驗及CLSM分析揭示了該雙交聯(lián)的透明質(zhì)酸藥物遞送系統(tǒng)不僅具有良好的生物相容特性，而且能有效地實現(xiàn)對HeLa細胞的葉酸受體介導的靶向。
　　其次，通過在殼聚糖骨架上引入PEG構(gòu)建了該具有生物相容特性的PEG功能化殼聚糖基共聚物，該共聚物能在pH6.8的PBS中分子組裝成膠束?；谠搩捎H性殼聚糖基膠束，通過調(diào)節(jié)殼聚糖的粘均分子量及PEG2000-CHO的接入量，構(gòu)建了一系列可控

7、形貌及粒徑的DOX/CS-PEG膠束。此外，在PBS(pH7.4)下的DOX的累計釋放量僅為2.68 wt%，而在PBS(pH5.0)下可達到72.76 wt%的累計釋放量。該在正常生理條件下的穩(wěn)定性及在弱酸性條件(pH5.0)下的暴釋行為使得該DOX/CS100K-PEG2具有腫瘤微環(huán)境響應(yīng)的“開關(guān)”阿霉素釋放特性。MTT實驗及 CLSM分析表明，該抗腫瘤藥物遞送系統(tǒng)可以有效地將抗腫瘤藥物阿霉素遞送進腫瘤細胞的細胞核，進而顯著地抑制該

8、腫瘤細胞。
　　再次，我們聯(lián)合原子轉(zhuǎn)移自由基聚合，開環(huán)聚合，點擊化學及酯基水解反應(yīng)制備了一種能自組裝成核-殼-冕型膠束的三嵌段共聚物(PEG43-b-P(AA30-co-tBA18)-b-PCL53)。該三嵌段共聚物通過二硫鍵交聯(lián)后能有效的調(diào)控其藥物釋放行為，其粒徑約為52 nm。該藥物遞送系統(tǒng)具有在正常生理條件下慢的阿霉素釋放能力，而在模擬腫瘤組織條件下其具有快速的抗腫瘤藥物釋放能力。另外，生物毒性實驗及 HepG2細胞增殖抑制

9、實驗共同揭示了該藥物遞送系統(tǒng)具有良好的生物相容特性，且阿霉素負載的該膠束具有與純藥阿霉素相媲美的抗腫瘤活性。同時，CLSM分析也證明了該結(jié)論。此外，通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合、水解反應(yīng)及酯化反應(yīng)制備了一種具有光敏感性的兩親性共聚物 PEG43-b-P(AA76-co-NBAc35-co-tBA9)。在紫外輻照下該膠束的形貌轉(zhuǎn)變賦予其良好的釋放行為及其能通過觸發(fā)進而增強阿霉素的遞送效率。該共聚物膠束在365 nm紫外光下具有快速紫外響應(yīng)特性，

10、其光斷裂反應(yīng)可在二十分鐘內(nèi)完成。
　　最后，氧化石墨烯二維納米材料具有大的比表面積，大的苯環(huán)共軛體系及低細胞毒性，可以有效地通過π-π堆積作用負載具有苯環(huán)結(jié)構(gòu)的抗癌藥物小分子DOX。本工作中通過將葉酸端基化PEG共價修飾氧化石墨烯，使其具有葉酸靶向性，及進一步改善的低細胞毒性。實驗證明，該藥物遞送系統(tǒng)具有高的阿霉素負載效率，且具有精確的腫瘤細胞靶向性。在此工作的基礎(chǔ)上，發(fā)展了一種具有理想尺寸及形貌的氧化石墨烯納米微球基藥物遞送系統(tǒng)

11、，其通過二硫鍵將低細胞毒性的PEG功能化海藻酸鈉共價耦聯(lián)至氧化石墨烯基納米微球表面，且其具有高效的藥物遞送能力。此外，該藥物遞送系統(tǒng)在血液循環(huán)中能防止其所負載的抗腫瘤藥物的漏釋，且其能在腫瘤微環(huán)境高濃度GSH下剝離脫落海藻酸層。同時，通過在 PEG功能化氧化石墨烯納米微球表面鈰引發(fā)自由基聚合甲基丙烯酸，再通過胱胺交聯(lián)，首次報道了具有理想尺寸及分布的還原觸發(fā)功能的氧化石墨烯納米微球基藥物遞送系統(tǒng)。且該藥物遞送系統(tǒng)通過引入交聯(lián)聚甲基丙烯酸殼