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基于15肽与卵巢癌组织的靶向性结合和抑制作用,以及纳米金本身的光动力作用、穿透性能、表面易修饰等特点,本文利用聚吡咯修饰合成纳米金花,结合15P(SHSWHWLPNLRHYAS)靶向分子,研究其对肿瘤细胞的抑制及其杀伤作用机制。 目的: 通过化学合成的聚吡咯修饰的纳米金花为光敏剂,以合成的具有与VEGFR-3竞争性结合作用的靶向多肽为媒介的新材料15肽介导的聚吡咯修饰纳米金花(Goldnanorods of15-pentadecapeptide,15P-PPy-NPS)。探讨不同剂量光敏剂、不同激光光照时间、不同光照频率下对卵巢癌肿瘤细胞的杀伤效果。卵巢癌细胞培养和裸鼠肿瘤模型的构建以及纳米材料的生物安全性评价,研究纳米金新材料光动力肿瘤抑制率及杀伤机制。期望具有靶向作用的纳米金花新材料能为卵巢癌的临床治疗研究提供新的思路。 方法: 1.合成15P-PPy-NPS并进行系列表征与鉴定 采用还原氯金酸制备纳米金,用聚吡咯修饰以增大表面积,筛选花状纳米金。通过粒径比较筛选,PH值稳定性能,激光照射频率以及光热转化效率等方面评价纳米金花靶向肽的化学、物理、生物活性。通过电镜、紫外红外吸收光谱及其表征鉴定。15P是通过肽库筛选技术,经过随机4轮亲和实验筛选出的,与VEGFR3特定区域蛋白(胞外区)具有较强的亲和力,将其与纳米金花通过酰胺键共价键偶联,合成15P-PPy-NPS。 2.15P-PPy-NPS体外筛选肿瘤细胞株 通过MTT法、Cell scratch实验、Transwell细胞体外侵袭实验、荧光显微镜下观察15P-PPy-NPS侵入细胞实验,比较各种癌细胞株的活性、侵染性、对15P-PPy-NPS材料的敏感性及细胞生长的抑制率,从HO-8910、SW626、SKOV-3、RL95-2、HeLa229、HeLa-S3等细胞中筛选特异细胞株。完成癌细胞对纳米金花、15肽、不同激光频率照射和时间等条件下细胞凋亡情况的检测。 3.15P-PPy-NPS对动物模型光热抑制肿瘤生长 用肿瘤细胞SKOV-3,使小鼠患人卵巢癌,等肿瘤大小合适时,鼠尾静脉注射光敏材料15P-PPy-NPS、NPS、15肽、生理盐水,结合激光照射,一定频率下,每天记录实验鼠肿瘤增长状况,裸鼠活动状况,裸鼠进食量、对治疗的适应性等。用0.1%戊巴比妥麻醉后,取出病患部位免疫化学分析,检测肿瘤细胞凋亡状况。 4.NPS和15P-PPy-NPS对内脏组织的损伤检测 取15P-PPy-NPS治疗的实验鼠,激光照射后取肝、脾、肾内脏器官做石蜡组织切片,通过荧光扫描电子显微镜观测脏器细胞凋亡或死亡状况,分析15P-PPy-NPS光敏材料所带来的副作用及潜在的毒性危害。 结果: 1.完成还原法氯金酸制备纳米金花,对纳米金用不同厚度的聚吡咯包被,pH值适用范围在pH1-9内分散均匀、形貌特征明显,3W/cm2的808nm激光照射下性质稳定;合成15肽,将其与纳米金花通过酰胺键共价键偶联,质谱分析,条件筛查,光谱检测结果表明,15肽聚吡咯修饰的纳米金花偶联成功。 2.镜下观察细胞加入15P-PPy-NPS材料30min后主要分布在细胞膜附近,少部分侵入细胞内,60min后进可明显的观测到材料在胞体内富集。多种妇科肿瘤细胞株对15P-PPy-NPS材料MTT敏感性表明:HO-8910抑制率为53%,SW626抑制率为53%,RL95-2抑制率为48%,SKOV-3抑制率为75%,HeLa-S3为63%,HeLa229为51%。通过Hochest33342单染结果15P-PPy-NPS+照射组的治疗结果表明细胞凋亡明显,15P-PPy-NPS+照射组的细胞凋亡率达84.93%、NPS+照射组达71.83%、15肽+照射组52.74%、15P-PPy-NPS组15.72%、15肽组16.49%、NPS组17.36%、激光照射组24.17%;空白组12.0%。 3.15P-PPy-NPS对裸鼠光热治疗结果:肿瘤抑制率(%):15P-PPy-NPS+照射组细胞23.57±2.626、NPS+照射组16.61±0.7915、15肽+照射组8.926±1.651、15P-PPy-NPS组5.883±1.625、NPS组1.584±0.5264、15肽组6.159±1.403、激光照射组1.430±1.788,空白组-18.65±3.901。各组间治疗前后体重无变化。Tunel染色和PI、Hoechst染色表明:15P-PPy-NPS+照射组细胞凋亡率达78.51%、NPS+照射组达62.10%、15肽+照射组37.48%、15P-PPy-NPS组22.5%、NPS组11.69%、15肽组19.67%、激光照射组10.02%,空白组4.09%。第一组、二组与其它各比较均有显著性差异(P<0.001;P<0.05)。 4.通过15P-PPy-NPS材料尾经脉注射实验Skov-3肿瘤裸鼠,结合激光照射治疗后,取实验鼠脏器,肝脏、肾脏、脾脏等器官,经包埋处理石蜡组织切片表明15P-PPy-NPS材料注射组和空白组中肝、肾、脾中细胞凋亡率没有差异。说明材料15P-PPy-NPS对实验裸鼠在器官细胞上没有造成损害,佐证了15P-PPy-NPS光敏材料的安全性。 结论: 本论文通过合成聚吡咯修饰纳米金花,结合多肽分子靶向性,为光动力治疗肿瘤细胞提供高效,稳定的光敏剂,利用激光照射实验鼠肿瘤为手段达到抑制甚至杀死癌细胞的目的,为恶性肿瘤的治疗提供了新思路。 1.成功地合成了聚吡咯包覆6nm纳米金花,合成15肽,并将15肽和纳米金NPS偶联,通过质谱分析、紫外化学分析等手段对纳米金NPS、15肽、15P-PPy-NPS的结构,稳定性,光热转换效率等方面进行检测。为后续实验提供了材料基础。 2.成功地从六种相关的妇科肿瘤细胞中筛选出在15P-PPy-NPS为光敏剂作用下能高效的杀伤癌细胞的细胞株,构建SKOV-3细胞模型。为动物模型构建提供了实验基础。 3.成功构建人卵巢腺细胞SKOV-3荷瘤裸鼠模型,15P-PPy-NPS辅助激光照射抑制了肿瘤的生长,肿瘤组织切片出现大量的凋亡细胞甚至死亡细胞,这为临床光热治疗提供新型光敏剂,结合红外激光照射有效杀伤癌细胞提供了实验基础。 4.对实验鼠的体重变化,进食量、活动量、外界刺激反应和解剖内脏组织肝脏、脾、肾脏用15P-PPy-NPS+激光照射治疗后同空白组对比研究,组织切片凋亡表明内脏器官受损较小,显示了该材料进行生物治疗和光热治疗具有良好的安全性和可靠性。