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背景: 纳米尺度的药物递送体系,能够穿透肿瘤区域不健全的血管,通过EPR效应在肿瘤部位富集,成为抗肿瘤药物体内递送的重要工具。胶束型纳米颗粒作为抗癌剂的药物输送系统已被广泛研究和应用,通常采用共价键交联的方法来提高胶束型纳米颗粒的稳定性,但此类方法常经过多步化学反应,增加了药物递送体系制备的复杂性,易增加毒副作用的风险。因此,我们设计构建了合成方法简易、稳定性良好的pH敏感型化疗药物阿霉素(DOX)/金属离子(Fe2+)共输送非共价交联胶束型纳米颗粒(PBDF)。 研究发现中性或轻微的负电荷的纳米粒子能够在循环中保持相对稳定,并能防止血液循环系统中的非特异性吸附,但细胞摄取率低;而明显的正电荷载体会促进细胞摄取,但会因与血清蛋白结合而聚集,使其在循环中被迅速清除,影响抗肿瘤疗效。因此我们设计构建了一种肿瘤酸度下电荷反转的光热纳米颗粒(CNP),并对其细胞摄取能力和肿瘤靶向性进行评价。 协同治疗目前已广泛应用临床,在肿瘤治疗领域深受关注。联合治疗肿瘤不仅能显著提高治疗效果,而且能克服单一治疗的弊端,达到协同增效的效果。因此,我们借助基于碳纳米管的纳米载体,内部包裹吸附化疗药物阿霉素,在其表面利用生物素和链亲和素的特异性相互作用,将GMCSF偶联到纳米载体表面,构建了具有 pH敏感性的光热、化疗和免疫三联治疗的多功能纳米载药体系(NPs-DOX-GMCSF)。 目的: 构建一系列pH敏感型纳米载药体系,并对其特性及肿瘤靶向性进行评价。初步研究基于以上智能型pH响应型纳米载药体系的药物释放行为,以及光热治疗对其他疗法产生的增敏效果。 方法: 1.基于配位作用交联的pH敏感型纳米药物的制备及其体外抗肿瘤研究: a.制备:聚合物聚乙二醇-联吡啶(PEG-BPY)的制备;pH敏感型纳米药物PDBF的制备; b.表征:动态光散射(DLS)和核磁共振波谱对纳米颗粒进行表征,包括粒径大小、材料成份等; c.特性:不同pH的缓冲液中DOX的释放情况;PDBF的细胞内分布情况;CCK-8试剂盒研究PDBF的细胞毒性作用。 2.电荷反转型纳米载体的制备及体外抗肿瘤研究: a.制备:酸化超声重切SWCNTs;CS包裹SWCNTs制成CS@SWCNTs纳米颗粒;在其表面修饰PEG-DMMA聚合物构建成pH敏感型NIR响应型纳米颗粒CNP; b.表征:动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)、核磁共振波谱、傅里叶红外光谱(FT-IR)等手段对制备的纳米颗粒进行表征,包括粒径大小、表面电势、表面形貌、材料成分和化学键以及作用力等; c.特性:不同浓度的CNP的光热转换性能;不同pH条件下CNP的电荷转换性能;细胞活性/细胞毒性检测试剂盒研究NIR响应型CNP的光热效应对细胞的杀伤作用;CCK-8试剂盒研究CNP的细胞毒性作用; d.肿瘤靶向性:激光共聚焦显微镜观察不同pH条件下CNP的细胞内分布情况及进细胞途径。 3.多功能纳米药物递送体系用于光热/化疗/免疫联合抗肿瘤效应研究: a.制备:Gel修饰SWCNTs制成Gel@SWCNTs(NPs)纳米颗粒;生物素化NPs表面;装载化疗药物DOX;SA-mGMCSF与生物素化的纳米颗粒构建成NPs-DOX-GMCSF; b.表征:傅里叶红外光谱(FT-IR)和动态光散射(DLS)对制备的纳米颗粒的粒径大小进行表征; c.特性:不同pH的缓冲液中、不同光照时间DOX和GMCSF的释放情况;细胞活性/细胞毒性检测试剂盒研究NIR响应型CNP的光热效应对细胞的杀伤作用;CCK-8试剂盒研究NPs-DOX-GMCSF的细胞毒性作用。 实验结果: 1.核磁共振波谱显示制得PEG-BPY,PDBF的DLS结果显示其粒径约为180nm,稳定性良好。不同pH缓冲液中的药物释放结果显示,pH的降低有助于药物的释放,证明PDBF是一种pH敏感型纳米颗粒,生理条件下保持相对稳定,有助于增加其血液循环次数,到达肿瘤区(肿瘤细胞)后DOX释放量显著上升。激光共聚焦和细胞毒性实验显示PDBF可持续性释放药物,作用于肿瘤细胞。 2.核磁共振波谱和傅里叶红外光谱显示制得CS@SWCNTs和CNP,DLS显示其粒径约为217nm和306nm。随着浓度的升高、NIR照射时间的延长,CNP溶液的温度越高,证明CNP是一种光热效果良好的纳米颗粒。在酸性条件下PEG-DMMA与纳米颗粒核心CS@SWCNTs分离,恢复pH敏感型纳米颗粒的正电荷电位,有助于促进细胞的内吞作用。CNP本身是一种低毒性、生物相容性良好的纳米颗粒。CNP浓度越高,经NIR照射后升温能力越强,更多细胞受损死亡。激光共聚焦结果显示,酸性条件下,细胞对CNP摄取能力显著增强。给予NIR照射时,CNP可以从内涵体/溶酶体内逃逸,被释放到细胞质,进入线粒体,有助于诱导肿瘤细胞的凋亡。 3.DLS结果显示光热/化疗/免疫治疗联合应用的纳米颗粒NPs-DOX-GMCSF尺寸约为290nm。体外释放结果显示,随着pH降低和光照时间的延长,DOX和GMCSF的释放量增加。细胞活性/细胞毒性检测和细胞毒性结果显示光热/化疗/免疫治疗联合应用抗肿瘤效果显著增强。 结论: 本研究成功构建了一系列肿瘤靶向性pH敏感型纳米载药体系,可响应pH刺激释放药物,从而提高对肿瘤细胞的杀伤作用。体外细胞实验表明光热治疗有助于对其他疗法产生增敏效应,有助于产生协同治疗效果,增强抗肿瘤效果。