主动运输型单分子功能一体化纳米点的构建及其抗肿瘤性能研究

作     者：郑逸欢 

作者单位：浙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：周珠贤;范敏华

授予年度：2024年

学科分类：1007[医学-药学(可授医学、理学学位)] 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）] 10[医学] 0702[理学-物理学] 

主      题：单分子纳米载体 主动运输 树状大分子 药物释放可视化 

摘      要：纳米载体的多功能化是实现诊疗一体化、提高药物递送效率的有效方法,但同时会导致结构的非单一性、不确定性,药动学的不一致性,成药性下降。如何构建高成药性的多功能纳米载体是纳米药物领域的重要挑战。本论文从化学精准合成出发,以树状大分子为基础载体,荧光分子、药物分子和靶向分子等为结构单元,通过正交保护、选择性去保护与分子偶联、发散法增长等方法,制备单分子、功能一体化树状大分子纳米点的策略。基于细胞的转胞运作用的肿瘤主动运输型载体有望克服实体瘤的蓄积和渗透难题,提高抗肿瘤纳米药物的疗效。为了验证该策略的可行性和有效性,本论文构建了两类以荧光分子为核心的诊疗一体化、肿瘤主动运输型,包括γ-谷氨酰转肽酶(GGT)响应的单分子纳米点以及pH/GGT双重响应的单分子纳米点,探究了其体内外刺激性响应药物释放、细胞选择性杀伤,并在小鼠皮下瘤模型上初步评估了抗肿瘤性能和机理。 具体研究内容包括以下三个方面: 1、提出了单分子、功能一体化树状大分子纳米点的合成策略,并以荧光分子、化疗药物分子和GGT响应单元为功能模块,构建了主动运输型单分子纳米点,证实了策略的可行性:以苝酰亚胺(PDI)染料为核心,以赖氨酸分子为增长单元,通过正交保护和选择性去保护策略,在第四代赖氨酸树状大分子的化学骨架上偶联喜树碱分子,通过发散法继续接枝至G8,获得了单分子纳米点;通过核磁共振氢谱、凝胶渗透色谱、高效液相色谱、透射电镜和荧光检测仪等证实了该系列纳米点具有明确的结构、良好的单分散性、均一的粒径分布、明亮稳定的荧光特性和GGT响应性药物释放特性,阐明了该策略的可行性。 2、揭示了主动运输型单分子纳米点的GGT依赖细胞选择性杀伤、肿瘤高效蓄积和深渗透能力,初步评估了其抗肿瘤活性:通过载体和药物在时空维度上的荧光信号变化,实现了主动运输型单分子纳米点在细胞及肿瘤球模型中摄取、药物释放行为的可视化;该纳米点能够在瘤内蓄积时间长达6天,且全身组织仍保持较强荧光,表现出长循环、高肿瘤蓄积特性,并在HepG2肝癌细胞建立的皮下瘤模型实现了 80.5%的抑瘤率。 3、设计合成了 pH/GGT双重响应的树状大分子纳米点,在体内体外水平展示了荧光指示药物释放的性能,并评估了其抗肿瘤活性:在前文基础上通过酰胺反应将酸响应性不同的酸酐修饰在主动运输型单分子纳米点表面氨基上,并引入五川菁荧光分子作为核心染料,成功得到了 pH/GGT双重响应的单分子纳米点;借助凝胶渗透色谱、高效液相色谱等表征手段,证明了其良好的单分散性、较高纯度以及尺寸可调性。该纳米点能够同时响应酸性及GGT条件,实现化疗药物的可控释放;该纳米点释放药物后显示出近60倍的荧光增强,且在双侧肿瘤模型上展示出λ=650 nm的荧光强度变化,为体内可视化监测提供了可能;最后将该单分子纳米点应用于HepG2皮下瘤模型,证实了该纳米点具有良好的抗肿瘤活性,且具有良好的生物安全性。