可克服肿瘤乏氧的高分子纳米光敏药物的制备及抗肿瘤应用

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癌症严重威胁着人类的生命健康,目前临床上主要使用化疗、放疗和手术切除治疗癌症。近年来,光动力疗法作为一种区别于传统癌症治疗手段的新型技术,因其可实现微创或无创治疗、治疗精准度高、操作相对简便、可实现姑息疗法等在癌症治疗领域展现出巨大的应用前景。光敏剂、光和氧气是光动力疗法的三要素,缺一不可。实体肿瘤中氧含量与血管的距离成反比,肿瘤深部甚至达到了“无氧”状态。传统光动力治疗多发生II型光动力过程,对氧气依赖程度较高。本文创新性地将I型光敏剂(ASDI,IPS)与线粒体氧化磷酸化抑制剂阿托伐醌(Atovaquone,ATO)结合起来,制备出30 nm左右的纳米载药胶束ATO-IPS@NPs,并在溶液水平、细胞水平和活体水平充分评价其光动力性能。(1)利用纳米闪沉的方法,用两亲性嵌段聚合物PEG-b-PCL为载体,制备同时包载I型光敏剂IPS和ATO的纳米载药胶束ATO-IPS@NPs,根据纳米胶束的粒径、多分散指数及包载率对制备处方进行合理优化,用动态光散射粒度仪(DLS)、透射电镜(TEM)对胶束的粒径、形貌进行表征,最后优化制备配方为PEG5K-b-PCL18为最终载体,IPS与ATO的投料质量比为1:1,药物包载百分比为2%,并验证了ATO-IPS@NPs溶液在光照下能产生丰富的超氧阴离子自由基。(2)在细胞水平上,通过细胞摄取实验、细胞毒性实验、细胞内ROS产生实验以及细胞内O2·-产生实验分别探究有氧和乏氧条件下ATO-IPS@NPs随着时间变化在细胞中的累积情况、光照条件下对产生活性氧的能力和肿瘤细胞的杀伤作用等。实验结果证明了在有氧条件下,ATO几乎不影响IPS的光动力性能,在乏氧条件下,ATO-IPS@NPs细胞杀伤能力比IPS@NPs增强了近1.4倍,说明ATO成功提升了IPS在乏氧条件下的光动力治疗效果。(3)在活体水平上,构建BALB/c小鼠乳腺癌模型评估了ATO-IPS@NPs的体内实体瘤光动力疗效。实验结果表明,ATO-IPS@NPs能成功诱发肿瘤细胞死亡从而显著抑制肿瘤生长,说明具有较好的肿瘤光动力疗效;ATO-IPS@NPs不影响小鼠的正常生长,也没有引起荷瘤小鼠主要器官发生病变,说明具有良好的生物安全性。
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