刺激响应性纳米载药体系的构建及其药物控制释放的研究

来源 :温州医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ZCHHZCHH
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背景:  刺激响应性纳米粒子是一类能对外界物理化学刺激(光、超声、磁场、pH等)做出反应,进而改变其结构、性能等的纳米材料[1]。随着刺激场的强弱变化,构成纳米粒子的聚合物可产生相应的响应行为,进而促进或抑制药物释放。刺激响应性药物传递系统已成为新型的肿瘤靶向药物转运的方式,可大幅度减少单纯化疗的副作用。  目前研究最多的刺激响应型载药系统就是温度响应型材料,已被广泛应用于肿瘤学。纳米粒子的温度敏感性是指构成纳米粒的聚合物在微小的温度变化下做出溶胀或收缩的反应,进而发生结构变化。以聚合物聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)为例,其有一个低临界溶解温度(LCST),约34℃,当外界温度高于LCST时,聚合物亲水链崩塌,丢失大量水分子,聚合物性质由亲水变为疏水,由膨胀变为收缩,纳米粒粒径减小,有利于药物释放。  纳米粒子的pH敏感性是指构成纳米粒的物质随着pH值的变化而发生结构改变,引起纳米粒子大小变化。以壳聚糖(CS)为例,分子链端含有大量的氨基,在低的pH条件下,氨基发生质子化,可促进纳米粒子溶胀,释放药物。  近红外光是指介于可见光和中红外光之间的电磁波,常用波长一般为650-900nm,最低吸收波长是血红蛋白的吸收值,最高吸收波长是水的吸收值,皮肤和组织对近红外光吸收很少,组织穿透力强。近红外光由于其组织穿透力强,损失力小而成为当前刺激响应性材料的研究热点[2,3]。纳米粒子的近红外光敏感性在于聚合物中引入碳纳米管(CNT)后,可将光能转化成热能,引起热效应,并促进温敏性聚合物机构改变,进而促进纳米粒释放药物。  本文制备了温度、pH、近红外光三重刺激响应性纳米颗粒,重点研究了所制备纳米粒子在不同刺激条件下的粒径变化、释药性能、及在细胞内的分布情况。  目的:  以阿霉素作为药物模型,利用酸敏感性聚合物材料壳聚糖、温度敏感性聚合物材料聚N-异丙基丙烯酰胺及近红外光敏感性聚合物材料碳纳米管,制备近红外光远程遥控结合化疗的环境响应性纳米载药系统,并对制备的纳米颗粒进行表征,将该纳米载体用于包载抗癌药物阿霉素,研究载药纳米体系的药物控制释放性能,及载药纳米粒进入细胞及其在细胞内的分布情况。  方法:  壳聚糖分子主链上的氨基基团与经过活化的油酸分子链上的羧基基团进行反应,引入油酸分子的疏水长链烷烃基团,通过疏水-疏水作用和π-π作用将酸化超声的碳纳米管接到壳聚糖接枝油酸聚合物分子上,通过交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺和引发剂过硫酸铵,将壳聚糖-碳纳米管聚合物引入到聚N-异丙基丙烯酰胺分子上,形成互穿网状纳米粒子。  使用傅里叶红外光谱、动态激光光散射仪、扫描电镜等手段对制备的纳米粒子的形成条件、纳米粒子的粒径、粒径分布、表面电位、表面形貌、pH值及离子浓度的纳米粒子物化特性变化等进行了表征。采用动态透析法,检测载药纳米粒在不同温度、不同pH和有无近红外光刺激的条件下,载药纳米粒对药物的释放性能,MTT实验检测所制备纳米粒子对Hela细胞的毒性作用,激光共聚焦显微镜观察纳米粒子进入细胞及在细胞内的分布情况。  结果:  1.探讨并优化了纳米粒子作为药物载体的制备条件,考察了影响药物体外释放行为的因素。药物的包封率被纳米粒子中的成分所影响,包括PNIPAm、Chitosan、Single-wall Carbon Nanotubes的质量比。同时也被纳米粒子的交联程度影响。  2.傅里叶红外光谱显示所制备的包载阿霉素的CS/PNIPAAm@CNT纳米粒结构正确,扫描电子显微镜图像表明制备的纳米粒粒径约在200-300 nm之间,大致为球形,粒径分布很窄,表面通常带正电荷。粒径和表面电位可以通过改变制备条件来调节。动态光散射的检测发现了纳米粒子在pH值7.4-5.0之间的粒径变化,同时从室温增加至37℃时纳米粒子的收缩行为。  3.采用动态透析法,检测载药纳米粒在不同温度、不同pH和有无近红外光刺激的条件下,载药纳米粒对药物的释放性能,结果表明载药纳米粒随着温度升高,释药速率加快,随着pH值增大,释药速率降低。载药纳米粒被近红外光照射刺激后,药物累积释放率明显增加,表明所制备的纳米材料具有良好的温度、pH、近红外光响应性。  4.用MTT法考察了游离阿霉溶液、未包载阿霉素的纳米粒子和负载阿霉素的纳米粒子溶液对Hela细胞的抑制作用。结果表明,阿霉素包封于纳米粒子后活性没有降低,可在更长的时间内更有效地作用于癌细胞。纳米粒子本身不具有细胞毒性,生物安全性好。  5.通过激光共聚焦显微镜研究载药纳米粒进入Hela细胞及在细胞内的分布情况,结果表明纳米粒可进入细胞并在细胞内释放药物,并显示出pH、近红外光敏感性。  结论:  本课题成功所制备了包载阿霉素的CS/PNIPAAm@CNT纳米载药体系,该体系具有良好的温度、pH、近红外光刺激响应性,能对药物进行控制释放,是有应用前景的抗肿瘤纳米载药系统。
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