電紡制備封裝水溶性納米粒子的復合納米纖維及其在藥物傳輸和生物成像領(lǐng)域的應(yīng)用.pdf

1、靜電紡絲納米纖維因其具有高比表面積、高孔隙率、小尺寸效應(yīng)及表面效應(yīng),作為緩控釋載體傳遞抗腫瘤藥物用于癌癥術(shù)后的局部化療受到廣泛的關(guān)注。隨著靜電紡絲技術(shù)的興起和可降解生物相容性高分子材料的大量涌現(xiàn),開發(fā)新型基于高分子材料的納米纖維藥物輸送系統(tǒng)成為生物醫(yī)學應(yīng)用領(lǐng)域中的一個富有挑戰(zhàn)性的課題。構(gòu)建新型聚合物納米纖維支架在腫瘤術(shù)后局部直接給予多種具有不同藥理活性和作用機制的藥物,控制藥物時序性和差異性的釋放,發(fā)揮藥物聯(lián)合應(yīng)用的協(xié)同增效作用;構(gòu)建具

2、有抗腫瘤和生物成像多功能的復合納米纖維支架,對組織工程支架和腫瘤細胞之間的相互作用及術(shù)后治療的全過程進行實時示蹤監(jiān)測,這些對于腫瘤術(shù)后治療具有重要的意義。
　　基于此,本文構(gòu)建一種新型封裝載藥膠束的PLGA復合納米纖維,同時裝載兩種疏水性藥物(紫杉醇和布雷菲德菌素A),實現(xiàn)在同一載體中有效地控制兩種疏水性藥物的梯度釋放;構(gòu)建一種新型摻雜水溶性富勒烯熒光納米粒子的載藥復合納米纖維,研究載藥復合納米纖維的體外抗腫瘤活性及生物成像作用,

3、以期為腫瘤的術(shù)后治療提供全新的給藥系統(tǒng)選擇。
　　本論文開展的主要研究工作及其結(jié)果如下:
　　(1)以兩親性嵌段聚合物MePEG-PLLA為載體材料,制備負載抗腫瘤藥物布雷菲德菌素A(BFA)的化學鍵合型和物理包埋型兩類聚合物膠束?；瘜W鍵合型膠束(MePEG-PLLA/BFA)的載藥率為4.3％,平均粒徑為120nm;物理包埋型膠束(BFA-PM)的載藥率為4.8%,平均粒徑為160nm。膠束呈殼-核結(jié)構(gòu)的球形粒子,形態(tài)規(guī)整

4、,分散均勻。在兩類載藥膠束的體外藥物緩釋曲線中,藥物沒有明顯的突釋現(xiàn)象,BFA可以長時間的控制釋放,化學鍵合型膠束的釋藥速度較慢,呈現(xiàn)一級動力學釋藥。MTT法體外評價兩類載藥膠束對人肝癌細胞HepG-2的細胞毒性,結(jié)果說明藥物從聚合物膠束緩釋且沒有失去其細胞毒性,有效抑制腫瘤細胞HepG-2的增殖。
　　(2)應(yīng)用靜電紡絲技術(shù)成功制備負載布雷菲德菌素A的PEG-PLLA納米纖維緩釋制劑(BFA/PEG-PLLA)。負載BFA納米纖

5、維的平均直徑低于950nm,分布均勻,表面光滑,藥物以無定形均勻分散在納米纖維中。載藥納米纖維BFA/PEG-PLLA的體外藥物緩釋實驗結(jié)果表明納米纖維膜對藥物BFA有很好的緩釋效果,可以長時間的控制釋放。MTT法體外評價負載3wt.%,6wt.%,9wt.%,12wt.%和15wt.%BFA的納米纖維對人肝癌細胞HepG-2的細胞毒性,腫瘤細胞抑制率在72h分別為64%,77%,80%,81%和85%。
　　(3)通過“膠束乳液

6、”靜電紡絲制備新型封裝載藥膠束BFA-PM和紫杉醇的PLGA復合納米纖維,載藥膠束乳化后形成的乳滴通過靜電紡絲被成功封裝到PLGA纖維中。體外藥物釋放實驗結(jié)果表明在電紡納米纖維中藥物釋放速度由其所處位置決定,藥物BFA的緩釋需要受到膠束和纖維兩層壁壘的阻礙,顯現(xiàn)比較緩慢和長期持續(xù)的控制釋放效果,而紫杉醇只受到PLGA纖維的影響,釋放速度相對較快。體外細胞毒性實驗研究表明,負載兩種疏水性藥物的復合納米纖維能更有效地抑制HepG-2細胞增殖

7、。封裝載藥膠束的PLGA復合納米纖維實現(xiàn)了同一載體中有效地控制兩種疏水性藥物的梯度釋放,適用于癌癥的術(shù)后化療。
　　(4)通過簡單的共混靜電紡絲技術(shù)制備新型封裝水溶性富勒烯納米粒子的PLLA熒光復合納米纖維。納米纖維分布均勻且表面光滑,平均直徑為300~600nm。富勒烯納米粒子封裝到復合納米纖維中形成殼-核結(jié)構(gòu),纖維表面顯示出優(yōu)異的親水性。將富勒烯納米粒子/PLLA復合納米纖維作為底物與人肝癌細胞HepG-2共培養(yǎng),進行復合納米

8、纖維的體外生物成像作用評價,富勒烯納米粒子強烈的紅色熒光信號顯現(xiàn)在每一個HepG-2細胞的細胞核中。此類新型封裝水溶性富勒烯納米粒子的熒光納米纖維在組織工程與生物成像領(lǐng)域有很好的應(yīng)用前景。
　　(5)靜電紡絲制備封裝水溶性富勒烯熒光納米粒子(C70-TEGs)和紫杉醇的PLLA復合納米纖維(PTX/PLLA@C70-TEGs)。納米纖維分布均勻且表面光滑,平均直徑為350~750nm。復合納米纖維封裝水溶性富勒烯納米粒子后,顯示出

9、優(yōu)異的表面親水性且力學性能較好。體外藥物釋放實驗結(jié)果表明復合納米纖維中藥物紫杉醇的釋放速度可通過納米粒子的含量來調(diào)控,隨著納米粒子C70-TEGs含量的增加,藥物的釋放速度越快,釋放總量越多。將PTX/PLLA@C70-TEGs作為底物與人肝癌細胞HepG-2共培養(yǎng),進行復合納米纖維的體外生物成像和細胞毒性作用評價,紫杉醇從納米纖維緩釋后能有效抑制腫瘤細胞的增殖,在HepG-2細胞中能明顯檢測到富勒烯納米粒子C70-TEGs的信號,清晰