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【目的】
1.本课题拟构建一种具有叶酸靶向性能的金属-有机骨架共载药体系,首先通过溶剂热法合成金属-有机骨架UiO-67-(NH2)2(UiO=UniversityofOslo),然后将5-羧基荧光素(5-FAM )修饰于其表面,制备出荧光素功能化材料UiO-67-(NH)2-FAM;选取抗癌药物5-氟尿嘧啶(5-FU)和多靶点叶酸拮抗剂培美曲塞(PMT)分别负载于UiO-67-(NH)2-FAM,构建出具有叶酸靶向性能的共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT,并对所制备的材料进行结构表征和药物负载率定量分析;同时选取三种不同溶液作为释放介质考察所制备材料的药物释放性能和结构稳定性。
2.共载药体系的体外细胞实验:通过MTT法探究共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT对三种叶酸受体表达程度不一肿瘤细胞的抗肿瘤活性和对正常肝细胞LO2的细胞毒性,并通过细胞内荧光成像和流式细胞术方式考察共载药体系对三种叶酸受体表达程度不一肿瘤细胞的叶酸靶向性能。
3.共载药体系的体内实验:构建宫颈癌裸鼠动物模型,通过尾静脉注射给药方式,综合评价共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT体内抗肿瘤效果。
【方法】
共载药体系的构建:将一定摩尔配比的配体2,2’-二氨基-联苯二甲酸(H2BDPC-(NH2)2)和氯化锆(ZrCl4)溶于二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,加入调节剂甲酸,通过溶剂热法合成金属-有机骨架UiO-67-(NH2)2,然后5-FAM通过酰胺反应偶联于经活化处理后UiO-67-(NH2)2骨架上,制备出荧光功能化材料UiO-67-(NH)2-FAM;将UiO-67-(NH)2-FAM通过弱键合方式负载上5-FU,得到材料5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM;同时利用UiO-67-(NH)2-FAM中未饱和Zr6金属活性位点易于与羧基化合物形成配位键的特点,将PMT通过弱配位方式嫁接到材料5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM表面上,构建出具有叶酸靶向性能的共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT;将所制备的材料进行结构表征和药物负载率定量分析;同时采用去离子水和磷酸盐缓冲液(PBS,pH=7.4和pH=6.4)三种溶液作为药物释放介质,考察材料5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM和UiO-67-(NH)2-FAM/PMT的药物释放性能及其结构稳定性。
体外细胞实验:选取三种叶酸受体表达程度不一的肿瘤细胞(不表达的A549细胞、适度表达的HeLa细胞和高表达的KB细胞)作为细胞模型,探究所制备的5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT实验组、5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/FA阳性组、5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM阴性组与单/双药组(5-FU组、PMT组和混合药物组)分别在不同浓度下和不同孵育时间点下的抗肿瘤活性,并用MTT法测定其细胞存活率;然后选取正常肝细胞LO2作为研究对象,同样用MTT法探究和评价上述组别对正常肝细胞的细胞毒性。将三种肿瘤细胞分别与实验组、阳性组和阴性组进行孵育,采用细胞内荧光成像法和流式细胞术定性和定量分析考察肿瘤细胞在不同时间点对所制备材料的摄取情况,从而探究材料的叶酸靶向性能。
体内动物实验:通过构建宫颈癌裸鼠肿瘤模型,对比分析各组别的肿瘤体积和重量,综合评价所制备共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT的体内抗肿瘤效果。
【结果】
共载药体系的制备:经过X-射线粉末衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、粒径分析、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM )等表征手段,成功制备出UiO-67-(NH2)2、UiO-67-(NH)2-FAM、5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT等材料,其粒径尺寸分布于130nm~200nm之间和其形貌多呈为多面体或球体,具有良好的颗粒分散性和热稳定性;其中UiO-67-(NH)2-FAM中的5-FAM偶联率为4.02wt%,共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT中的5-FU和PMT药物负载率分别为6.5wt%和18.51wt%,而阳性组的FA负载率为20.15wt%;药物释放实验结果表明,材料中药物5-FU和PMT在PBS(pH=7.4和pH=6.4)和去离子水三种释放介质下药物释放趋势一致;当去离子水作介质时5-FU和PMT药物均呈缓慢释放趋势,即使超过2000min后释放药物量只为20%;但在PBS(pH=7.4和pH=6.4)作为介质时,两药物的释放速率明显增大,在240min,5-FU和PMT在PBS(pH=7.4和pH=6.4)的药物释放率达40%和50%,而在1000min后两药物基本释放完毕。
体外细胞实验:在对比阳性组、阴性组和单/双药组(5-FU组、PMT组和混合药物组)实验结果时,实验组展现较强的抗肿瘤活性;同样在对比三种不同肿瘤细胞间的抗肿瘤活性时,实验组也展现出更强的细胞毒性(毒性强度排序:KB细胞>HeLa细胞>A549细胞),表明共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT中药物5-FU和PMT可能存在着协同抗肿瘤作用;而在正常肝细胞LO2的细胞毒性结果显示5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT仍具有较强的细胞毒性。在细胞内荧光成像实验和流式细胞术实验结果显示,在对比三种肿瘤细胞对阳性组和阴性组的摄取结果时,实验组的细胞内荧光信号的亮度和强度均强于阴性和阳性组实验结果,并且结果也表明实验组更易于被KB细胞所摄取。共载药体系具有良好的叶酸靶向性能和较强的抗肿瘤活性,这可能与PMT作为多靶点的叶酸拮抗剂和与5-FU产生协同作用相关。
体内动物实验:对比其他组别的体内抗肿瘤活性时,共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT对宫颈癌裸鼠的肿瘤抑制作用较强,表现出较好的抗肿瘤效果。
【结论】
本课题所制备的共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT具有尺寸可控、良好的颗粒分散性和热稳定性等特点,经5-FAM荧光标记的材料具有荧光成像性能,共载药体系分别通过弱键合和配位方式键合上5-FU和PMT,并具有较高的药物负载率;体外药物释放结果显示,材料在去离子水介质中展现出良好的结构稳定性和缓慢释放药物的效果,而在PBS介质下具有良好的生物降解性和药物释放性能;肿瘤细胞毒性实验结果表明5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT具有良好的抗肿瘤活性,但也对正常肝细胞LO2存在着一定的细胞毒性;细胞内荧光成像和流式细胞术分析结果表明,共载药体系具有良好的叶酸靶向性能;在体内动物实验中,共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT对宫颈癌裸鼠的肿瘤抑制作用最强,表现出较好的抗肿瘤效果。
1.本课题拟构建一种具有叶酸靶向性能的金属-有机骨架共载药体系,首先通过溶剂热法合成金属-有机骨架UiO-67-(NH2)2(UiO=UniversityofOslo),然后将5-羧基荧光素(5-FAM )修饰于其表面,制备出荧光素功能化材料UiO-67-(NH)2-FAM;选取抗癌药物5-氟尿嘧啶(5-FU)和多靶点叶酸拮抗剂培美曲塞(PMT)分别负载于UiO-67-(NH)2-FAM,构建出具有叶酸靶向性能的共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT,并对所制备的材料进行结构表征和药物负载率定量分析;同时选取三种不同溶液作为释放介质考察所制备材料的药物释放性能和结构稳定性。
2.共载药体系的体外细胞实验:通过MTT法探究共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT对三种叶酸受体表达程度不一肿瘤细胞的抗肿瘤活性和对正常肝细胞LO2的细胞毒性,并通过细胞内荧光成像和流式细胞术方式考察共载药体系对三种叶酸受体表达程度不一肿瘤细胞的叶酸靶向性能。
3.共载药体系的体内实验:构建宫颈癌裸鼠动物模型,通过尾静脉注射给药方式,综合评价共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT体内抗肿瘤效果。
【方法】
共载药体系的构建:将一定摩尔配比的配体2,2’-二氨基-联苯二甲酸(H2BDPC-(NH2)2)和氯化锆(ZrCl4)溶于二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中,加入调节剂甲酸,通过溶剂热法合成金属-有机骨架UiO-67-(NH2)2,然后5-FAM通过酰胺反应偶联于经活化处理后UiO-67-(NH2)2骨架上,制备出荧光功能化材料UiO-67-(NH)2-FAM;将UiO-67-(NH)2-FAM通过弱键合方式负载上5-FU,得到材料5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM;同时利用UiO-67-(NH)2-FAM中未饱和Zr6金属活性位点易于与羧基化合物形成配位键的特点,将PMT通过弱配位方式嫁接到材料5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM表面上,构建出具有叶酸靶向性能的共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT;将所制备的材料进行结构表征和药物负载率定量分析;同时采用去离子水和磷酸盐缓冲液(PBS,pH=7.4和pH=6.4)三种溶液作为药物释放介质,考察材料5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM和UiO-67-(NH)2-FAM/PMT的药物释放性能及其结构稳定性。
体外细胞实验:选取三种叶酸受体表达程度不一的肿瘤细胞(不表达的A549细胞、适度表达的HeLa细胞和高表达的KB细胞)作为细胞模型,探究所制备的5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT实验组、5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/FA阳性组、5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM阴性组与单/双药组(5-FU组、PMT组和混合药物组)分别在不同浓度下和不同孵育时间点下的抗肿瘤活性,并用MTT法测定其细胞存活率;然后选取正常肝细胞LO2作为研究对象,同样用MTT法探究和评价上述组别对正常肝细胞的细胞毒性。将三种肿瘤细胞分别与实验组、阳性组和阴性组进行孵育,采用细胞内荧光成像法和流式细胞术定性和定量分析考察肿瘤细胞在不同时间点对所制备材料的摄取情况,从而探究材料的叶酸靶向性能。
体内动物实验:通过构建宫颈癌裸鼠肿瘤模型,对比分析各组别的肿瘤体积和重量,综合评价所制备共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT的体内抗肿瘤效果。
【结果】
共载药体系的制备:经过X-射线粉末衍射(PXRD)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、粒径分析、扫描电子显微镜(SEM)和透射电镜(TEM )等表征手段,成功制备出UiO-67-(NH2)2、UiO-67-(NH)2-FAM、5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT等材料,其粒径尺寸分布于130nm~200nm之间和其形貌多呈为多面体或球体,具有良好的颗粒分散性和热稳定性;其中UiO-67-(NH)2-FAM中的5-FAM偶联率为4.02wt%,共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT中的5-FU和PMT药物负载率分别为6.5wt%和18.51wt%,而阳性组的FA负载率为20.15wt%;药物释放实验结果表明,材料中药物5-FU和PMT在PBS(pH=7.4和pH=6.4)和去离子水三种释放介质下药物释放趋势一致;当去离子水作介质时5-FU和PMT药物均呈缓慢释放趋势,即使超过2000min后释放药物量只为20%;但在PBS(pH=7.4和pH=6.4)作为介质时,两药物的释放速率明显增大,在240min,5-FU和PMT在PBS(pH=7.4和pH=6.4)的药物释放率达40%和50%,而在1000min后两药物基本释放完毕。
体外细胞实验:在对比阳性组、阴性组和单/双药组(5-FU组、PMT组和混合药物组)实验结果时,实验组展现较强的抗肿瘤活性;同样在对比三种不同肿瘤细胞间的抗肿瘤活性时,实验组也展现出更强的细胞毒性(毒性强度排序:KB细胞>HeLa细胞>A549细胞),表明共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT中药物5-FU和PMT可能存在着协同抗肿瘤作用;而在正常肝细胞LO2的细胞毒性结果显示5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT仍具有较强的细胞毒性。在细胞内荧光成像实验和流式细胞术实验结果显示,在对比三种肿瘤细胞对阳性组和阴性组的摄取结果时,实验组的细胞内荧光信号的亮度和强度均强于阴性和阳性组实验结果,并且结果也表明实验组更易于被KB细胞所摄取。共载药体系具有良好的叶酸靶向性能和较强的抗肿瘤活性,这可能与PMT作为多靶点的叶酸拮抗剂和与5-FU产生协同作用相关。
体内动物实验:对比其他组别的体内抗肿瘤活性时,共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT对宫颈癌裸鼠的肿瘤抑制作用较强,表现出较好的抗肿瘤效果。
【结论】
本课题所制备的共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT具有尺寸可控、良好的颗粒分散性和热稳定性等特点,经5-FAM荧光标记的材料具有荧光成像性能,共载药体系分别通过弱键合和配位方式键合上5-FU和PMT,并具有较高的药物负载率;体外药物释放结果显示,材料在去离子水介质中展现出良好的结构稳定性和缓慢释放药物的效果,而在PBS介质下具有良好的生物降解性和药物释放性能;肿瘤细胞毒性实验结果表明5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT具有良好的抗肿瘤活性,但也对正常肝细胞LO2存在着一定的细胞毒性;细胞内荧光成像和流式细胞术分析结果表明,共载药体系具有良好的叶酸靶向性能;在体内动物实验中,共载药体系5-FU/UiO-67-(NH)2-FAM/PMT对宫颈癌裸鼠的肿瘤抑制作用最强,表现出较好的抗肿瘤效果。