HPMA聚合物修饰的金纳米棒载药系统联合治疗前列腺癌的研究

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目的前列腺癌作为世界上公认的重大疾病之一,已经严重的威胁到了男性的健康。传统的化疗、手术切除等手段均不能达到理想的治疗效果,本课题拟通过热疗-化疗联合治疗的手段,选用金纳米棒作为辅助光热治疗的纳米材料,以阿霉素为模型药物,将p H敏感型腙键做为间隔基,以HPMA聚合物为药物载体,构建一种以HPMA聚合物修饰的金纳米棒载药系统PDS-p HPMA-DOX@GNRs,对前列腺癌展开热疗-化疗联合治疗的研究,期望能够达到更好的抗肿瘤效果。方法(1)“种子生长法”制备金纳米棒溶液。紫外-可见分光光度计考察其的光谱吸收特性,透射电子显微镜观察金纳米棒的形态,纳米粒径分析仪检测粒径和电位、近红外激光器考察其光热转换能力。(2)合成了一系列聚合单体,采用1H NMR对单体的结构进行鉴定,通过自由基聚合反应合成线性p HPMA-DOX和PDS-p HPMA-DOX,以Cy5.5为示踪分子,合成p HPMA-Cy5.5和PDS-p HPMA-Cy5.5。通过FPLC检测HPMA聚合物的分子量及分子量分布,紫外-可见分光光度计检测HPMA聚合物中DOX的含量,荧光分光光度计检测HPMA聚合物中Cy5.5的含量。(3)合成PDS-p HPMA-DOX@GNRs载药系统,并考察其理化性质。通过HPLC检测PDS-p HPMA-DOX@GNRs在不同p H环境中的体外释药情况。(4)MTT法考察联合治疗时载药系统对PC-3细胞的细胞毒性,激光共聚焦电子显微镜观察载药系统中的小分子药物在PC-3细胞中的位置。(5)建立PC-3双侧瘤裸鼠模型,以Cy5.5作为荧光剂,利用荧光活体成像仪考察NIR照射下载药系统在裸鼠体内的组织动态分布情况,建立PC-3单侧瘤裸鼠模型,考察联合治疗组的抗肿瘤效果。结果(1)金纳米棒于511 nm和800 nm处出现横向和纵向特征吸收峰,在透射电子显微镜下呈规则的棒状结构且形态均一,且具备优异的光热转换能力和良好稳定性。(2)1H NMR结果表明聚合单体均成功合成。HPMA聚合物p HPMA-DOX、PDS-p HPMA-DOX、p HPMA-Cy5.5和PDS-p HPMA-Cy5.5的分子量分别为18.459k Da、27.745 k Da、19.5 k Da、21.804 k Da,PDI分别为1.27、1.26、1.07、1.36,均一性较好,p HPMA-DOX、PDS-p HPMA-DOX的载药量分别为122.05±2.56mg/g polymer、117.32±3.90 mg/g polymer,p HPMA-Cy5.5、PDS-p HPMA-Cy5.5中Cy5.5的含量分别为0.26 mmol/g polymer、0.18 mmol/g polymer,Cy5.5成功标记了HPMA聚合物。(3)成功制备具有良好的光热转换能力的PDS-p HPMA-DOX@GNRs。不同p H条件下的体外释放结果显示,48 h内,PDS-p HPMA-DOX@GNRs+Laser组和PDS-p HPMA-DOX@GNRs的累积释药量分别为67.18%和57.25%,表明在p H5.0的弱酸性环境下,NIR的照射会加速p H敏感型腙键的断裂,促进小分子药物的释放。(4)MTT结果表明,联合治疗组的IC50值比PDS-p HPMA-DOX@GNRs降低了4.24倍,表明经过联合治疗后,载药系统的细胞毒性显著增强。激光共聚焦显微镜观察小分子药物DOX在PC-3细胞中的分布,结果显示联合治疗可加速小分子药物的释放。(5)体内组织分布结果显示,联合治疗组的裸鼠在144 h时与其它组对比,照射瘤部位还存在明显的荧光信号响应值,144 h后解剖裸鼠,观察到PDS-p HPMA-Cy5.5@GNRs组的照射瘤荧光信号显著强于其他脏器,表明联合治疗可以提高载药系统在肿瘤部位的蓄积并延长在肿瘤部位的滞留时间。体内抗肿瘤活性研究结果显示,DOX组、p HPMA-DOX组、PDS-p HPMA-DOX@GNRs组和联合治疗组的抑制率分别为29.23%、47.67%、61.12%和94.93%,联合治疗组的抗肿瘤效率与其他药物组相比均显示出显著性差异(p<0.05)具有优异的抗肿瘤活性。结论本课题以GNRs为热疗核心,以HPMA聚合物为修饰链,构建了HPMA聚合物修饰的GNRs载药系统PDS-p HPMA-DOX@GNRs,以前列腺癌PC-3为细胞模型,以雄性裸鼠为动物模型,对前列腺癌展开联合治疗的研究。研究结果表明,联合治疗可以加速小分子模型药物DOX的释放,提高载药系统的细胞毒性,加速了小分子药物的释放速率,增加载药系统在肿瘤部位的蓄积和滞留时间,具有显著地抗肿瘤活性。
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