一氧化氮纳米递送载体的构建及其肿瘤治疗的研究

作     者：吴城广 

作者单位：暨南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：薛巍

授予年度：2021年

学科分类：1002[医学-临床医学] 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）] 100214[医学-肿瘤学] 0702[理学-物理学] 10[医学] 

主      题：一氧化氮 响应型NO供体分子 纳米递送载体 肿瘤治疗 

摘      要：自1995年FDA批准第一种基于脂质体的癌症纳米药物Doxil以来,基于纳米递送载体的化疗手段取得令人瞩目的成果。利用尺寸在纳米级别的纳米递送载体递送化疗药物不仅可以降低药物的毒副作用,同时能够提高药物在肿瘤组织的富集程度。然而,化疗药物的早期泄露问题以及长期化疗所引起的肿瘤多药耐药性问题仍然是纳米药物亟需解决的主要问题。近年来,人体内源性一氧化氮(NO)气体分子被证实具有良好的抗肿瘤功效,且不易引起耐药性。故基于NO的气体疗法被认为是一种新兴的对抗肿瘤的有效治疗方案。然而,如何对具有较短半衰期及扩散距离的NO进行高效负载,并将其高效递送至肿瘤部位仍然是目前基于NO抗肿瘤治疗的关键所在。因此,在本课题中,我们旨在构建生物相容性良好的纳米载体用于NO的高效递送及肿瘤的治疗研究,具体研究内容如下:1、光激活NO产生的仿生纳米平台用于肿瘤气体治疗的研究:NO的抗肿瘤功效主要依赖于其本身浓度的大小,高浓度(1μM)的NO能够起到直接杀伤肿瘤的效果。基于此,我们先是通过模板法合成了具有高比表面积的介孔聚多巴胺微球(M-PDA),然后负载NO供体分子N,N’-二仲丁基-N,N’-二亚硝基-1,4-苯二胺(BNN6),再进一步在外层涂覆红细胞膜(RBCm)构建仿生型NO高效递送载体(M/B@R)用于肿瘤治疗的研究。受益于生物相容性良好的RBCm,M/B@R纳米载体在体内能够实现长循环并在肿瘤处富集,随后在近红外光(NIR)照射下诱导NO的产生从而用于杀伤肿瘤细胞。通过透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外(FT-IR)以及粒度仪(DLS)等手段对该NO递送载体的化学结构和形貌进行表征;通过紫外、酶标仪等手段表征BNN6的负载量及后续NO的释放行为;通过ICP-ms、小动物活体成像仪来验证M/B@R在体内的血液长循环时间及其生物分布;通过细胞毒性、凋亡实验、体内抗肿瘤等实验来验证M/B@R的抗肿瘤功效及其生物相容性能。实验结果表明,MB@R纳米体系能高效负载NO供体分子BNN6,并表现出光诱导的NO快速生成的特性;经静脉给药后,M/B@R纳米体系能够在体内实现长循环随后在肿瘤部位实现富集;在不加任何化疗药物的情况下,M/B@R纳米体系经NIR照射后能显著抑制肿瘤细胞的活性且促使细胞凋亡;进一步通过体外细胞实验、小鼠体内血清生化指标分析及组织切片等证实了该纳米体系具有良好的生物安全性。该仿生型NO递送载体有望为肿瘤的治疗提供新的思路。2、协同NO的自增敏型光动力纳米平台的构建及肿瘤治疗研究:基于前一章NO疗法取得的效果,在本章中我们开发了一种以光敏剂卟啉分子为结构单元的共价有机框架(COF)聚合物,进一步负载NO供体分子BNN6,并在外层涂覆MnO,构建具有肿瘤微环境响应性能的光动力纳米平台C/B@M,以实现对肿瘤的联合杀伤效果。利用MnO涂层在肿瘤微环境高表达的HO的作用下降解产生的O缓解乏氧微环境,从而增强光动力的治疗效果,同时引入NO,起到协同/增敏的作用。通过TEM、红外光谱、紫外光谱以及粒径分析等对C/B@M的形貌结构及组成成分进行分析。通过紫外光谱、溶解氧测定实验来表征MnO涂层的降解性能,并通过SOSG荧光探针进一步评判在660 nm激光激发下所构建纳米载体的光动力效果。通过Griess试剂验证C/B@M的光控NO释放行为。通过一系列细胞相关实验来评估C/B@M纳米平台的生物相容性,以及其对肿瘤细胞B16-F10的毒性作用。本研究报导了一个以光敏剂分子为结构单元,同时具有自增敏性能,且协同NO的多功能光动力纳米平台,旨在为癌症提供一个新的治疗方案。