环境响应型纳米凝胶用作药物载体的研究

作     者：周小雁 

作者单位：暨南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：薛巍

授予年度：2015年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 10[医学] 

主      题：纳米凝胶 药物载体 氧化还原响应 葡萄糖敏感 血液相容性 

摘      要：纳米凝胶因其良好的生物相容性、稳定的纳米尺寸和内部结构等特性,在药物载体领域具备诸多优势:(1)可有效防止所负载蛋白药物的凝集变性;(2)可长时间持续释放药物;(3)使用方便,一般给药途径是注射给药或口服给药;(4)可有效防止药物泄露,提高药物疗效,减少毒副作用等。但是,目前纳米凝胶在智能化给药方面尚存在不足。环境响应型纳米凝胶因为可通过响应葡萄糖、氧化还原、温度、p H等外界环境的微小变化而产生自身可逆性体积变化或溶胶—凝胶变化,最终可实现药物定点、定时、定量释放。与传统响应型水凝胶相比,纳米凝胶对环境变化更加敏感,具有更快的响应速率。本论文针对肿瘤细胞中还原性谷胱甘肽高表达和糖尿病患者血糖浓度高的微环境,设计制备了两种环境响应型纳米凝胶——氧化还原响应纳米凝胶和葡萄糖敏感纳米凝胶,并将其用于药物传递领域研究,以期实现药物的控制释放,提高治疗效果。一、氧化还原响应纳米凝胶药物载体本体系以乙腈为溶剂、甲基丙烯酸(MAA)为单体、偶氮二异丁腈(AIBN)为引发剂,通过引入带有二硫键的交联剂双丙烯酰胱胺(BACy),采用沉淀聚合方法制备出具有氧化还原响应的PMAA纳米凝胶,并将其用于盐酸阿霉素(DOX)的递送研究。利用扫描电镜、傅里叶红外变换光谱仪对所制备微球的形貌、粒径及结构进行了表征,实验结果证实得到了粒径均一的微球,双硫键被成功引入到纳米凝胶中。通过紫外—可见光分光光度仪证实了PMAA纳米凝胶的还原响应性并研究了其对DOX的负载能力和体外释放情况,体外释放研究结果表明,随着释放液中还原剂谷胱甘肽的增加,DOX的累积释放量明显增加,同时当纳米凝胶中BACy含量增加时,DOX的累计释放量也随之增加。通过体外细胞实验证实,DOX浓度为10μg/m L的载DOX氧化还原响应纳米凝胶对MCF-7细胞生长有较显著的抑制作用。同时还对所制备不同粒径的纳米凝胶进行了血液相容性评价,结果表明在相同浓度下,PMAA-300 nm的血液相容性要优于PMAA-600 nm。二、葡萄糖敏感纳米凝胶药物载体本体系以乙腈为溶剂、MAA为单体、AIBN为引发剂,二甲基丙烯酸乙二醇酯为交联剂,通过引入另外一种带有葡萄糖敏感基团苯硼酸的单体丙烯酰胺苯硼酸,采用沉淀聚合方法制备出具有葡萄糖敏感的纳米凝胶,并将其用于胰岛素的控制释放研究。利用扫描电镜、激光纳米粒度仪、傅里叶红外变换光谱仪对所制备微球的形貌、粒径及结构进行了表征,实验结果证实得到了形貌规整的微球,葡萄糖敏感基团被成功引入到纳米凝胶中。通过紫外—可见光分光光度仪及激光纳米粒度仪证实了纳米凝胶的葡萄糖敏感性并研究了其对胰岛素的负载能力和体外释放情况,体外释放实验研究结果表明,随着释放液中葡萄糖浓度的增加,胰岛素的累计释放量增加。通过血液相容性实验证实,当浓度低于10 mg/m L时,葡萄糖敏感纳米凝胶有较好的血液相容性。同时探究了所制备葡萄糖敏感纳米凝胶的细胞毒性,结果表明,浓度不高于100μg/m L的葡萄糖敏感纳米凝胶对3T3细胞几乎没有细胞毒性。另外还通过动物实验验证了葡萄糖敏感纳米凝胶不仅可以快速响应葡萄糖从而释放胰岛素,而且相较于非敏感性纳米凝胶,其在12 h内能够维持一个稳定温和的血糖浓度范围,这样可以避免血糖过低或急剧波动带来的副作用。组织学分析结果表明当注射剂量为500 mg/kg时,大鼠对葡萄糖敏感纳米凝胶无急性毒性反应。