物理調(diào)控型抗腫瘤藥物精準(zhǔn)遞送系統(tǒng)研究.pdf

1、基于腫瘤靶細(xì)胞或靶器官的特異性藥物遞送系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)腫瘤精準(zhǔn)治療的物質(zhì)基礎(chǔ)。抗腫瘤藥物精準(zhǔn)遞送系統(tǒng)，如同精確制導(dǎo)的“智能炸彈”，最大程度殺死腫瘤靶標(biāo)的同時(shí)可最大限度避免損害非靶器官，以其高效、低毒的巨大優(yōu)勢(shì)成為新型抗癌藥物研究的熱點(diǎn)。納米技術(shù)的發(fā)展為腫瘤精準(zhǔn)遞藥提供了新的研究機(jī)遇，而基于納米材料的某些物理或化學(xué)特性所發(fā)展起來(lái)的腫瘤新興治療模式（如光熱治療、光動(dòng)力學(xué)治療、磁熱治療及聲動(dòng)力學(xué)治療等）亦為腫瘤的綜合治療提供了新的策略。本課題分別合

2、成了新型的近紅外光響應(yīng)型多壁碳納米管-二氧化鈦納米復(fù)合材料（TiO2@MWCNTs）、交變磁場(chǎng)響應(yīng)型的介孔四氧化三鐵納米粒（mFe3O4）、超聲響應(yīng)型的隱形納米粒（RBC-HPBs），并以上述物理響應(yīng)型納米材料為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)并構(gòu)建了3種腫瘤精準(zhǔn)遞藥系統(tǒng)，用于抗腫瘤藥物的靶向遞送、智能控釋及多機(jī)制治療。主要內(nèi)容如下：
　　1.近紅外光觸發(fā)的原位雜化水凝膠系統(tǒng)用于腫瘤的協(xié)同治療研究
　　作為最常用的化療藥物之一，阿霉素（DOX）在臨

3、床應(yīng)用中出現(xiàn)全身給藥后特異性差、具有嚴(yán)重的劑量依賴(lài)性毒性等缺點(diǎn)，從而降低了其治療指數(shù)。本研究制備了一種可注射的近紅外光引發(fā)的原位光敏雜化水凝膠，作為局部遞藥系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)DOX在腫瘤部位的長(zhǎng)效控釋及腫瘤的多機(jī)制治療。首先，合成了新型的多壁碳納米管-二氧化鈦納米復(fù)合材料（TiO2@MWCNTs），將 TiO2的光催化響應(yīng)特性由紫外區(qū)擴(kuò)展到近紅外區(qū)。將其作為光引發(fā)劑和光熱-光敏劑，然后負(fù)載DOX，以聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）為聚合物基質(zhì)，

4、通過(guò)自由基引發(fā)的光交聯(lián)反應(yīng)制備近紅外光響應(yīng)凝膠。體外釋藥結(jié)果表明 DOX可從DOX/TiO2@MWCNTs/PEGDA水凝膠中緩慢釋放長(zhǎng)達(dá)10天以上，即DOX/TiO2@MWCNTs/PEGDA水凝膠可作為藥物貯庫(kù)實(shí)現(xiàn)藥物長(zhǎng)效控釋。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)證明TiO2@MWCNTs可高效吸收近紅外光，并可將光能轉(zhuǎn)化為局部熱能，同時(shí)激發(fā)活性氧(ROS)生成。在808nm激光照射下，該DOX/TiO2@MWCNTs/PEGDA水凝膠系統(tǒng)在體外表現(xiàn)出了顯著

5、的抗腫瘤增殖活性。體內(nèi)藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，單次瘤內(nèi)給藥后，凝膠聯(lián)合近紅外激光組抑瘤效率最高。由組織分布實(shí)驗(yàn)可知，與DOX溶液組相比，該凝膠遞藥系統(tǒng)可顯著增強(qiáng)DOX在腫瘤靶部位的長(zhǎng)時(shí)間蓄積，降低 DOX在正常組織中的分布?？傊菊n題制備的新型光敏雜化水凝膠可實(shí)現(xiàn)DOX對(duì)腫瘤的高效精準(zhǔn)遞送、長(zhǎng)效緩慢釋放、單次給藥后近紅外激光誘導(dǎo)的多次反復(fù)光療以及腫瘤的化療-光熱-光動(dòng)力多機(jī)制治療。
　　2.一種智能腫瘤響應(yīng)型Fe2+供體和Fe2+依賴(lài)性

6、藥物共轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的構(gòu)建及評(píng)價(jià)；
　　Fe2+是青蒿素(ART)類(lèi)藥物（Fe2+依賴(lài)性藥物）發(fā)揮抗腫瘤效應(yīng)的關(guān)鍵，因而，二者共轉(zhuǎn)運(yùn)系統(tǒng)的構(gòu)建對(duì)于提高該類(lèi)藥物的抗腫瘤效果起著至關(guān)重要的作用。本課題首先制備了介孔四氧化三鐵納米粒(mFe3O4)用于負(fù)載并遞送 ART，體外研究發(fā)現(xiàn)mFe3O4對(duì)交變磁場(chǎng)(AMF)和腫瘤微環(huán)境均有較強(qiáng)響應(yīng)性。然后，采用天然高分子多糖透明質(zhì)酸(HA)通過(guò)pH敏感的腙鍵修飾mFe3O4，一方面HA作為智能門(mén)控分子

7、，另一方面作為腫瘤靶向配體。體外研究表明 HA-mFe3O4可高效負(fù)載ART，載藥率和包封率分別為52.7％和56.0%。體外釋藥結(jié)果表明在酸性及HAase存在條件下，HA可從mFe3O4表面脫去或降解，釋放藥物，實(shí)現(xiàn)門(mén)控效應(yīng)。而且，在酸性及GSH存在下，HA-mFe3O4還可有效生成并釋放Fe2+。細(xì)胞實(shí)驗(yàn)表明，HA-mFe3O4/ART可被MCF-7細(xì)胞通過(guò)CD44受體介導(dǎo)的內(nèi)吞途徑攝取，并定位于溶酶體，HA脫去后可同步釋放ART和

8、Fe2+，繼而通過(guò)非酶促反應(yīng)生成大量活性氧自由基。而且，在A(yíng)MF照射下，HA-mFe3O4可將磁能轉(zhuǎn)換為局部熱效應(yīng)，同時(shí)通過(guò)芬頓反應(yīng)激發(fā)ROS生成，增強(qiáng)了抗腫瘤效果。體內(nèi)藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，HA-mFe3O4/ART可將 ART的抗腫瘤能力提高3.7倍，聯(lián)合AMF后，抗腫瘤增殖能力進(jìn)一步增強(qiáng)3.9倍，治療后HA-mFe3O4/ART+AMF組的相對(duì)腫瘤體積V/V0僅為0.11。以上結(jié)果說(shuō)明HA-mFe3O4/ART可實(shí)現(xiàn)Fe2+和Fe2+依

9、賴(lài)性藥物在腫瘤靶組織的共轉(zhuǎn)運(yùn)，并顯著提高 ART的抗腫瘤效應(yīng)，而且HA-mFe3O4/ART聯(lián)合AMF可實(shí)現(xiàn)實(shí)體瘤的多機(jī)制綜合治療。
　　3.超聲響應(yīng)型遞藥系統(tǒng)用于腫瘤精準(zhǔn)遞送及自供氧聲動(dòng)力學(xué)治療研究
　　中空介孔材料因其超高的比表面積和孔容，在載藥性能方面具有巨大的優(yōu)勢(shì)。本課題制備了中空介孔普魯士藍(lán)納米粒（HPBs）作為藥物載體，荷載聲敏劑血卟啉單甲醚（HMME）及攜氧超聲相變材料全氟己烷（PFH），然后用紅細(xì)胞膜（RBC

10、）包封（RBC-HPBs/HMME/PFH），用于腫瘤成像及自供氧聲動(dòng)力學(xué)治療研究。結(jié)果證明，HPBs可有效負(fù)載HMME，載藥率及包封率可達(dá)到63.9%和88.7%。HPBs/HMME/PFH包覆RBC后，由于殼層介孔被封堵，24h只釋放了16.0%，有效降低了藥物遞送過(guò)程中HMME的泄漏。施加超聲刺激后，PFH相變導(dǎo)致RBC破裂，打開(kāi)門(mén)控開(kāi)關(guān)，24h累積釋藥百分率達(dá)到了88.9%，可實(shí)現(xiàn)制劑在體內(nèi)循環(huán)過(guò)程中少釋藥或零釋藥，而在腫瘤靶部

11、位經(jīng)由體外超聲遠(yuǎn)程調(diào)控實(shí)現(xiàn)藥物的有效釋放。選用4T1細(xì)胞作為腫瘤模型，結(jié)果表明與HPBs/HMME/PFH相比，RBC的包封可促進(jìn)細(xì)胞對(duì)納米粒的吞噬。進(jìn)入細(xì)胞后，在超聲照射下，可實(shí)現(xiàn)HMME和O2同步釋放，產(chǎn)生大量的ROS。這些ROS物質(zhì)可以引發(fā)細(xì)胞內(nèi)氧化還原系統(tǒng)失衡，過(guò)量積聚的自由基可誘發(fā)DNA斷裂，改變線(xiàn)粒體膜通透性，并通過(guò)釋放促凋亡蛋白誘導(dǎo)腫瘤細(xì)胞凋亡，最終達(dá)到有效抑制腫瘤增殖的目的?；铙w成像及冰凍切片結(jié)果表明，RBC-HPBs/

12、HMME/PFH可顯著增加藥物在腫瘤部位的分布，減少其在非靶器官中的分布。藥動(dòng)學(xué)結(jié)果表明RBC-HPBs/HMME/PFH可顯著降低HMME在體內(nèi)的清除速度，實(shí)現(xiàn)體內(nèi)長(zhǎng)循環(huán)。超聲成像結(jié)果證明RBC-HPBs/HMME/PFH可作為超聲造影劑用于體內(nèi)遞藥體系追蹤及腫瘤診斷。藥效學(xué)實(shí)驗(yàn)表明，該自攜氧遞藥系統(tǒng)可以緩解腫瘤內(nèi)的乏氧環(huán)境，下調(diào)HIF-1α的表達(dá)，降低VEGF的表達(dá)量，抑制腫瘤血管生成。其次，超聲誘導(dǎo)PFH相變（氣態(tài)）破裂可作為一種