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功能化的有序介孔碳用于NIR响应的肿瘤细胞化热协同杀伤

功能化的有序介孔碳用于NIR响应的肿瘤细胞化热协同杀伤

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作者：张安曼湖南大学

学位级别：硕士

近年来纳米材料在肿瘤治疗领域的发展十分快速,为肿瘤治疗开辟了许多新的途径。例如使用纳米材料作为载体输送药物可以避免药物提前释放、增加药物在肿瘤内积聚的浓度,从而有效解决因化疗药物直接应用于肿瘤治疗时造成的毒副作用。除此... 详细信息

近年来纳米材料在肿瘤治疗领域的发展十分快速,为肿瘤治疗开辟了许多新的途径。例如使用纳米材料作为载体输送药物可以避免药物提前释放、增加药物在肿瘤内积聚的浓度,从而有效解决因化疗药物直接应用于肿瘤治疗时造成的毒副作用。除此之外,使用纳米材料作为载体还能够结合多种肿瘤治疗方式一同应用于肿瘤治疗,从而解决单一的肿瘤治疗模式所带来的不足。有序介孔碳(OMC)是纳米药物载体中的重要组成成员之一,它不仅具有介孔材料所具备的孔径可调、比表面积大、易修饰、毒性低等优势,自身还具有优越的光热转换能力,可以解决不具备光热转换能力的载体在用于肿瘤的光热治疗时所带来的合成过程复杂、光热能力受影响以及药物释放受阻问题,因此其在用于肿瘤治疗研究时引起了研究者的广泛关注。基于以上优势,本论文旨在发展新型的有序介孔碳药物载体,并对肿瘤细胞进行治疗。本文发展了基于有序介孔碳的近红外光(NIR)响应药物释放的纳米体系,并结合化疗和光热治疗两种治疗方式应用于肿瘤细胞治疗。主要开展了以下两个工作:一、基于脂质体包裹的有序介孔碳纳米体系用于NIR响应药物释放及肿瘤细胞的化热协同杀伤研究。化热协同疗法是最有效的肿瘤治疗策略之一。然而,当没有近红外吸收能力的传统药物载体在装载具有光热特性的材料时,会导致合成过程复杂,光热效果低下以及NIR介导的药物释放受阻等问题。因此我们通过简单地超声处理阿霉素(DOX)、有序介孔碳(OMC)以及聚乙二醇(PEG)连接的脂质体(PEG-脂质体)悬浮液,合成了PEG-脂质体包被的负载了DOX的OMC纳米复合物(PEGLIP@OMC/DOX)。该获得的PEG-LIP@OMC/DOX复合物具有纳米级尺寸(600±15 nm),负表面电位(-36.70 m V),高载药量(131.590 mg/g OMC)和出色的光热性能。PEG-LIP@OMC/DOX可以将负载的DOX递送至人MCF-7乳腺肿瘤细胞(MCF-7),并且细胞毒性实验结果表明没有装载DOX的PEGLIP@OMC没有细胞毒性,这证实了PEG-LIP@OMC本身具有出色的生物相容性。另外,NIR触发的药物释放研究表明,该近红外响应药物递送系统可按需释放药物。此外,用MCF-7细胞所做的细胞毒性实验结果表明,对比于单一疗法,基于NIR的高温疗法和触发式化学疗法的组合可提供更好的治疗功效。凭借这些出色的功能,我们相信这种基于磷脂涂层的多功能递送系统能够促进OMC在纳米医学应用中的发展。二、DNA功能化的有序介孔碳纳米体系用于NIR响应控制释放药物的研究。针对第一个工作药物释放过快的问题,我们继续选用OMC为载体,开发了一种发卡结构DNA功能化的OMC纳米体系用于NIR刺激响应药物转运。在该体系中,首先通过DOX与OMC孵育得到负载了DOX的复合物(OMC/DOX)。随后,以Tm值为51.3℃的发卡结构DNA为门控分子,通过静电吸附作用将发卡结构DNA修饰在介孔表面,封堵介孔(DNA-OMC/DOX)。在NIR光刺激下,OMC产生的热使发卡结构DNA变为单链,从而打开介孔,释放包载的DOX。而当关闭NIR光时,体系温度降低,发卡结构DNA又重新形成,从而再次封堵介孔,实现了可逆控制释放的效果。实验结果表明,该体系在NIR光刺激下具有较好的可逆控制释放行为,可有效减缓药物释放的速度。我们相信该方法可以为多功能纳米药物载体的发展提供新的思路,可以进一步推动OMC用于肿瘤细胞化热协同杀伤的研究。

关键词：药物递送体系有序介孔碳 NIR刺激响应化热协同杀伤

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小分子生物活性物质纳米载体构建研究

小分子生物活性物质纳米载体构建研究

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作者：李蔓湖南大学

学位级别：硕士

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... 详细信息

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。

关键词：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

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