多功能磁性介孔氧化硅納米顆粒在腫瘤藥物輸送和成像中的應(yīng)用研究.pdf

1、腫瘤是危害人類(lèi)健康的主要疾病。在腫瘤的藥物治療過(guò)程中，藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞產(chǎn)生抑制作用的同時(shí)，也對(duì)正常組織造成一定的毒副作用。近年來(lái)，利用納米材料作為腫瘤藥物輸送載體，來(lái)降低藥物的毒副作用，提高藥物療效，是研究者一直在關(guān)注的問(wèn)題。然而腫瘤細(xì)胞和組織的復(fù)雜性，使得采用單一抗腫瘤藥物的治療手段常常導(dǎo)致治療效果不顯著，因此近年來(lái)，臨床上逐漸采用腫瘤聯(lián)合治療的策略，利用多種藥物來(lái)達(dá)到更好的腫瘤抑制作用。同時(shí)，腫瘤組織浸潤(rùn)和轉(zhuǎn)染等特征，使得腫瘤在不同發(fā)

2、展時(shí)期具有很大差異性的，從而造成了診斷的障礙。因此，發(fā)展合適的納米藥物載體，使之既能夠合適載帶多種化療藥物，以用于腫瘤聯(lián)合治療；又具有示蹤和成像功能，以達(dá)到對(duì)腫瘤治療效果更好的監(jiān)測(cè)，是研究者希望解決的問(wèn)題。
　　近年來(lái)，介孔氧化硅納米顆粒（MSN）在生物與醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域得到了極大的關(guān)注。因?yàn)榱己玫纳锵嗳菪?，?dú)具特征的介孔結(jié)構(gòu)，粒徑和孔徑可調(diào)的特征，使 MSN逐漸顯示出作為藥物載體的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，研究者還發(fā)現(xiàn)，MSN也具有優(yōu)良的成像性

3、能。因此，圍繞MSN在生物和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用為目的的材料設(shè)計(jì)與合成的研究，已經(jīng)進(jìn)行得如火如荼。在此基礎(chǔ)上，利用MSN作為治療腫瘤的多功能載體引起了研究者的興趣。
　　在此認(rèn)識(shí)基礎(chǔ)上，本論文研究了多功能磁性介孔氧化硅納米顆粒（M-MSN）應(yīng)用于腫瘤治療方面的一些基本問(wèn)題，包括適用于腫瘤聯(lián)合治療的多種化療藥物載帶方法與機(jī)制；M-MSN在腫瘤細(xì)胞中內(nèi)吞機(jī)理與提高內(nèi)吞效率的方法；M-MSN應(yīng)用于腫瘤成像的探索，以及提高M(jìn)SN腫瘤靶向性的方法

4、等。
　　在第二章的內(nèi)容中，我們報(bào)道了采用M-MSN載帶多種化療藥物，以達(dá)到腫瘤聯(lián)合治療效果的方法。我們合成了50 nm粒徑大小的M-MSN。通過(guò)透射電鏡表征得知，這種納米顆粒具有20 nm左右的介孔殼層，中間包覆10 nm左右Fe3O4納米顆粒作為核結(jié)構(gòu)。我們研究了這種顆粒單獨(dú)載帶不同的化療藥物，即阿霉素，紫杉醇，雷帕霉素三種化療藥物，以及載帶這三種藥物親疏水性組合的行為，發(fā)現(xiàn)三種藥物具有較高的載帶量（>15 wt％）；同時(shí)我們

5、發(fā)現(xiàn)，在兩種藥物組合載帶的過(guò)程中，一種藥物的載帶量會(huì)影響另一種藥物的載帶，從而達(dá)到調(diào)控兩種藥物載帶量和載帶比例的目的。我們研究了藥物在體外和細(xì)胞內(nèi)的釋放過(guò)程，以及所產(chǎn)生的腫瘤細(xì)胞凋亡和抑制作用。我們發(fā)現(xiàn)，與藥物分別載帶相比，多種藥物同時(shí)載帶，能夠產(chǎn)生比兩種藥物所產(chǎn)生的共同抑制效果更有效的腫瘤細(xì)胞抑制作用。
　　第三章內(nèi)容中，我們報(bào)道了磁場(chǎng)作用在M-MSN內(nèi)吞過(guò)程中所起的作用。我們發(fā)現(xiàn)，外加磁場(chǎng)能夠顯著增強(qiáng)M-MSN在腫瘤細(xì)胞中的內(nèi)

6、吞效率，而這種內(nèi)吞效率的提高是一個(gè)時(shí)間和顆粒濃度依賴(lài)的過(guò)程。隨后我們研究了磁場(chǎng)作用下M-MSN在腫瘤細(xì)胞中內(nèi)吞的機(jī)制。實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，M-MSN在A549非小細(xì)胞肺癌細(xì)胞與MCF-7乳腺癌細(xì)胞中，是通過(guò)網(wǎng)格蛋白介導(dǎo)的內(nèi)吞途徑進(jìn)入到細(xì)胞內(nèi)的。值得注意的是，磁場(chǎng)的作用并未導(dǎo)致M-MSN內(nèi)吞途徑的改變，而是通過(guò)加速M(fèi)-MSN與細(xì)胞膜接觸的過(guò)程。研究還發(fā)現(xiàn)，磁場(chǎng)能夠增強(qiáng)M-MSN輸送化療藥物進(jìn)入細(xì)胞的效率，從而提高了腫瘤抑制效果。
　　在第

7、四章中，我們探索了M-MSN作為核磁共振成像載體的能力。通過(guò)測(cè)定 M-MSN的核磁共振對(duì)比增強(qiáng)能力，即弛豫率，我們發(fā)現(xiàn)，M-MSN的弛豫率達(dá)到309 mM/s。同時(shí)，我們研究了介孔氧化硅包覆層對(duì)M-MSN弛豫率的貢獻(xiàn)。通過(guò)與具有相同粒徑大小的非介孔氧化硅包覆Fe3O4磁核形成磁性氧化硅納米顆粒弛豫率對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)磁性介孔氧化硅納米顆粒具有更高的弛豫率。由此，介孔層對(duì)M-MSN的弛豫率具有增強(qiáng)的作用。我們認(rèn)為這種增強(qiáng)作用是由于介孔導(dǎo)致了水

8、分子擴(kuò)散時(shí)間延長(zhǎng)而引起的。隨后我們測(cè)定了M-MSN標(biāo)記腫瘤細(xì)胞后的的體外核磁共振成像，與未標(biāo)記結(jié)果相比，M-MSN能夠分辨出少至25,000個(gè)標(biāo)記細(xì)胞，且能產(chǎn)生較明顯的圖像對(duì)比度。在小鼠的肝臟移植腫瘤模型中，在M-MSN對(duì)肝臟部位進(jìn)行標(biāo)記后，通過(guò)核磁共振成像能夠?qū)⑤^小的腫瘤組織從肝臟部位區(qū)分出來(lái)，從而得到了核磁共振成像增強(qiáng)效果。
　　在第五章的內(nèi)容中，我們初步探討了提高M(jìn)-MSN對(duì)腫瘤組織靶向性的方法。我們采用小鼠骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞

9、作為靶向運(yùn)輸M-MSN的工具。在體外研究中，M-MSN具有較高的骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞標(biāo)記效率，以及較低的細(xì)胞毒性。同時(shí)我們研究了裝載M-MSN對(duì)間充質(zhì)干細(xì)胞的生物學(xué)功能的影響，結(jié)果表明，M-MSN并未影響間充質(zhì)干細(xì)胞的遷移和分化能力。在此基礎(chǔ)上，我們建立了小鼠肝癌皮下瘤模型，以進(jìn)一步研究M-MSN在間充質(zhì)干細(xì)胞協(xié)助下對(duì)腫瘤的靶向效率。我們采用了活體熒光成像對(duì)Cy5標(biāo)記的M-MSN在小鼠內(nèi)的分布，發(fā)現(xiàn)在4天時(shí)間內(nèi)，無(wú)論直接尾靜脈注射，還是通過(guò)