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紫外光生电子与顺铂药物协同作用对DNA的损伤及其机理研究

紫外光生电子与顺铂药物协同作用对DNA的损伤及其机理研究

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作者：骆行岚福州大学

学位级别：硕士

癌症已成为对人类健康和生命威胁最大的一类非传染性疾病。目前在临床上放化联合疗法是癌症治疗较为有效的方法,但对于其作用机理过程尤其是放疗和化疗的协同作用机制尚不明确,阻碍了其疗效的提高。放射疗法主要是采用高能的射线抑制或... 详细信息

癌症已成为对人类健康和生命威胁最大的一类非传染性疾病。目前在临床上放化联合疗法是癌症治疗较为有效的方法,但对于其作用机理过程尤其是放疗和化疗的协同作用机制尚不明确,阻碍了其疗效的提高。放射疗法主要是采用高能的射线抑制或杀死肿瘤细胞,由于辐射对生物组织的影响最重要的是更多的是沿着辐射路径产生的大量二次活性物种导致的破坏,其中产生了大量并携带了高能辐射的大部分能量的低能电子,可以引发一系列的物理、化学作用,在辐射的生物效应中扮演重要角色。顺铂是目前为止,对许多固体肿瘤的疗效最为显著的、广谱性抗癌化疗药物。因此,课题通过研究低能电子与顺铂协同作用对DNA的损伤,以期阐明放化联合疗法过程中的协同作用机理,为新型铂类药物及辐射致敏剂的研发提供新的思路。由于通常无法在非真空条件下产生低能电子,模拟细胞环境下的低能电子与生物遗传因子DNA的研究十分困难。本课题以顺铂药物为典型化疗药物,质粒DNA为目标生物分子;利用紫外在金属表面产生光电子的原理,在大气压力下激发晶体Ta产生近0 eV的低能电子;采用电化学的方法证实紫外光能够激发产生光电子;用低压冻干技术制备5ML的DNA以及cisPt-DNA薄膜,负载在不同基底材料上;在封闭的光电子反应器中,研究紫外光电子对DNA的损伤;测定不同表面DNA的辐射损伤曲线,以石英玻璃作为紫外光对DNA损伤的对照,得到光电子对DNA交联破坏(C-L)、单链破坏(SSB)及超螺旋损伤(LS)的有效产率;同时探讨不同浓度的顺铂药物存在下,紫外光子以及光电子诱导DNA损伤的增强;利用XPS对顺铂-DNA中键能的变化情况进行表征。实验结果表明：1)紫外光照后在石英玻璃以及晶体Ta表面DNA均有不同程度的损伤,光生电子能有效导致DNA的损伤,其诱导DNA损伤主要是超螺旋的减少产生单链破坏;2)顺铂的加入导致电子诱导DNA的损伤更为显著,顺铂对DNA的SSB和LS损伤的增强因子(EF)分别为3.7-8.0和3.6-9.5;3)顺铂的比例低于4：1时EF的增加速率比高浓度时更大;4)XPS测试表明顺铂与DNA结合后容易造成DNA分子中的C-3 (C-N/C-O-C)、N (NH2/-NH-C)和P(P-O)的断裂,阐明了LEE在顺铂的辐射敏化机制中的重要作用;5)揭示典型的化疗药物——顺铂与光生电子对DNA损伤的可能机理,即顺铂的化学键引入、DNA的结构敏化和低能电子有效引入两者的协同作用使得顺铂同时成为了有效的辐射致敏剂,从而导致DNA损伤的最大增强。

关键词：放化联合疗法顺铂药物低能电子紫外光电子 DNA

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