功能化纳米钻石材料与细胞相互作用的研究

作     者：周雪萍 

作者单位：山西大学 

学位级别：硕士

导师姓名：杨斌盛;李英奇

授予年度：2011年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 100706[医学-药理学] 07[理学] 070205[理学-凝聚态物理] 08[工学] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 100602[医学-中西医结合临床] 10[医学] 0702[理学-物理学] 

主      题：纳米钻石 阿霉素 转铁蛋白 肿瘤靶向治疗 

摘      要：化疗是目前癌症治疗方法中运用最广泛也最有效的办法之一。现行临床应用的抗癌药物多为低分子量化合物,在血液中的半衰期短,清除速度快,能够快速扩散到正常组织,分布于全身。给药后只有很少剂量的药物能够达到肿瘤组织或细胞,导致化疗效果差、毒副作用大。一种解决问题的有效途径是将化疗药物包封或吸附于合适的载体上靶向运输到肿瘤组织或细胞。纳米载体比表而积大、表而活性中心多、反应活性高、吸附能力强、易于进行表面修饰,在药物输送方面具有许多优越性。而且生物体内的许多大分子如DNA、蛋白质等及病毒的尺寸都处于纳米水平。所以,纳米技术能更好地检测癌症所导致的分子和细胞改变。随着纳米技术在医学方面的应用,各种各样的纳米载体（如：树枝形分子、胶束、纳米微球、脂质体和碳纳米管等碳材料的纳米载体）被用于药物、基因、显像剂的定向运输。在众多纳米材料中,纳米钻石（Nanodianmonds, NDs）由于其生物相容性好、无毒性、小尺寸、光学与化学性质稳定和表面易修饰等诸多优点备受人们青睐,成为当前研究的热点。 1.本文选用纳米钻石作为载体,首先研究了纳米钻石对抗癌药物阿霉素（doxorubicin, DOX）的吸附作用,发现NDs对DOX的吸附符合Langmuir等温吸附曲线,饱和吸附值约为38.3±2.3μg/mg,计算得到吸附常数Ka=（1.13±0.06）×10+M-1;其次在体外研究了NDs对DOX的释放作用,结果表明纳米钻石具有潜在的缓释化疗药物的能力。 2.以HeLa细胞为细胞模型,利用MTT比色法、激光扫描共聚焦显微镜及细胞流式仪探讨了发红色荧光纳米钻石-阿霉素（FND-DOX）体系与细胞的相互作用发现FND-DOX可跨膜进入HeLa细胞内,存在于细胞质中。随后,DOX缓慢从FNDs上释放出来,并仍保持其良好的药物活性,进入细胞核抑制DNA的复制,达到杀死肿瘤细胞的目的。用抑制剂预处理HeLa细胞发现FND-DOX是以网格蛋白（Clathrin）介导的内吞途径进入细胞的,而DOX是通过被动扩散进入细胞的。研究结果表明FNDs不仅可以作为缓释药物的载体,还可以作为荧光探针研究载药系统与细胞的相互作用。 3.在上述实验基础上,根据受体-配体相互作用理论,在纳米载体表而吸附或偶联上相应的配体（如叶酸、半乳糖残基、转铁蛋白等）,与细胞表面的受体特异性结合,可定向导向细胞,增强药物载体的靶向性。本文选用转铁蛋白（Transferrin,Tf）为配体,与纳米钻石共价偶联,研究其与HeLa细胞的相互作用,揭示其靶向性。利用细胞流式仪研究了发红色荧光纳米钻石-转铁蛋白复合物（FND-Tf）进入细胞的机制,发现FND-Tf的细胞摄取具有温度、能量依赖性,是Clathrin介导的内吞途径进入HeLa细胞。用游离Tf预饱和HeLa细胞表面的转铁蛋白受体（TfR）,FND-Tf的内吞受到抑制,说明FND-Tf是通过TfR介导的内吞进入细胞。FND-Tf可以设计为抗癌药物的靶向载体。