小分子生物活性物质纳米载体构建研究

作     者：李蔓 

作者单位：湖南大学 

学位级别：硕士

导师姓名：何晓晓;王柯敏

授予年度：2022年

学科分类：100702[医学-药剂学] 1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 1006[医学-中西医结合] 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：介孔二氧化硅 脂质体 阿霉素 白藜芦醇 维生素C 化热协同杀伤 抗氧化 

摘      要：小分子生物活性物质具有分子量小、结构简单、生物效应多样、生物活性高、合成与代谢迅速、免疫原性小等特点,已被应用于疾病的治疗和预防、功能性食品和护肤品的研制与开发等领域。然而,大部分的小分子生物活性物质在作为药物或者功能分子使用时,存在稳定性差、毒副作用强、生物利用度低等缺点。近年来,载体技术如固体分散体、环糊精包合物和纳米材料等被用于解决小分子生物活性物质在研究应用中所面临的问题,尤其使用纳米材料如介孔硅和脂质体等作为载体输送小分子生物活性物质可以提高其稳定性、避免小分子生物活性物质的提前释放、增加小分子生物活性物质在目标部位积聚的浓度,从而有效增强小分子生物活性物质的生物利用度或降低一些小分子活性物质治疗时造成的毒副作用。因此,本论文瞄准纳米材料的生物活性分子载体构建这一重要研究领域,结合课题组纳米载体制备优势,选择介孔硅和脂质体为载体构建的基质材料,以抗肿瘤活性药物阿霉素和抗氧化活性分子白藜芦醇和维生素C为研究对象,开展了以下两个工作:一、基于rGO/MSN/MnO纳米复合材料的双刺激响应型阿霉素载体构建及其肿瘤细胞化/热杀伤研究选择阿霉素(DOX)小分子生物活性物质作为肿瘤化疗药物模式分子,结合二氧化锰(MnO)纳米材料可被谷胱甘肽(GSH)和酸降解的特性以及还原氧化石墨烯(rGO)的光热转化性能,发展了一种基于rGO/MSN/MnO纳米复合材料的双刺激响应型阿霉素载体。在该体系中,首先利用超分子相互作用在rGO表面生长介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN),制备可装载DOX的rGO/MSN,再通过2-(N-吗啡啉)乙磺酸(MES,pH 6.0)对高锰酸钾(KMnO)的原位氧化还原反应,获得了表面包裹了MnO的rGO/MSN@DOX(rGO/MSN/MnO@DOX)。在GSH和低pH条件不存在时,介孔被MnO包裹层封堵,阻止DOX的泄露和释放;而存在GSH和低pH时,MnO包裹层被快速降解,介孔打开,释放装载的DOX分子。我们考察了该体系在缓冲液以及人乳腺癌细胞(MCF-7细胞)内的DOX双刺激响应控制释放行为以及肿瘤细胞化/热杀伤效果。实验结果表明该体系具有较好的GSH和低pH双刺激响应特性,相比于单一的GSH或低pH,双刺激响应下DOX的释放率提高到52.17%。此外,细胞毒性实验结果表明在NIR光照射下,rGO/MSN/MnO@DOX的光热治疗与化疗联合,使MCF-7细胞存活率仅为26.94%,能有效地杀伤肿瘤细胞。因此,基于rGO/MSN/MnO纳米复合材料的上述优势,有望提高肿瘤治疗效果并减轻化疗药物的副作用,为小分子化疗药物载体的构建提供了新的思路。二、维生素C/白藜芦醇复合脂质体的制备及其性质研究选择白藜芦醇(Res)和维生素C(VC)两种小分子生物活性物质作为抗氧化模式分子,以卵磷脂、胆固醇、神经酰胺为基质材料,采用薄膜水化法制备了同时包载亲疏水活性分子Res和VC的复合脂质体(Lip@Res/VC),并将其用于细胞抗氧化研究。在Lip@Res/VC的制备过程中,以Res、VC的包封率和脂质体的水合粒径为指标,考察了Res和VC的最佳投入量。研究结果表明:分别选择Res为4.0 mg和VC为3.5 mg的投入量,获得的复合脂质体Lip@Res/VC的水合粒径为92.29±5.41 nm,Res和VC的包封率分别为85.13±5.37%和64.73±5.51%。体外DPPH(1,1-二苯基-2-三硝基苯肼)和ABTS(2,2’-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸二胺盐)自由基清除试验结果显示该复合脂质体Lip@Res/VC的抗氧化活性较只包载了Res的单一脂质体Lip@Res或只包载了VC的单一脂质体Lip@VC均显著提高。进一步选择正常肝细胞(L02细胞)为模式细胞,研究了Lip@Res/VC的细胞内抗氧化效果,结果显示Lip@Res/VC具有清除细胞内活性氧(ROS)的能力,对过氧化氢(HO)诱导的L02细胞氧化损伤具有保护作用。此外,Lip@Res/VC凝胶在6 h内Res和VC的累积透皮释放率分别达到13.11±2.02%和67.14±0.54%。因此,利用该复合脂质体Lip@Res/VC,有望开发一种经皮递送的抗氧化剂,为进一步推进复合脂质体在抗氧化方面的研究应用提供了研究思路。