磁性納米藥物智能控釋系統(tǒng)的構(gòu)建與體內(nèi)外生物學(xué)評價.pdf

1、隨著納米技術(shù)和分子生物學(xué)的進(jìn)步,具有特殊功能的納米顆粒被廣泛應(yīng)用于疾病的診斷和治療,尤其在腫瘤治療方面。通過一些功能性分子修飾納米顆粒,使功能化納米顆粒在醫(yī)學(xué)治療中具有體內(nèi)實時診斷和藥物運輸?shù)忍匦?有效地提高治療效率且減少藥物副作用。
　　磁性納米顆粒由于本身固有的磁學(xué)性能而受到廣泛關(guān)注。磁性Fe3O4納米顆粒因其制備方法簡單,生物相容性好以及表面易修飾等特性,被廣泛應(yīng)用于磁性分離,生物傳感器,體內(nèi)醫(yī)學(xué)成像,藥物輸送,組織修復(fù)等方

2、面,對腫瘤治療而言,其存在以下問題:1.如何在磁性Fe3O4納米顆粒上,構(gòu)建刺激性響應(yīng)智能納米藥物控釋系統(tǒng),使其在惡性腫瘤組織中實現(xiàn)智能按需釋藥;2.如何評價磁性Fe3O4顆粒藥物載體在活體動物中的作用效果,從而為其在臨床的安全使用提供科學(xué)依據(jù)。
　　基于上述問題,本文以生物大分子修飾磁性Fe3O4納米顆粒為構(gòu)建了具有溫度響應(yīng)性磁性脂質(zhì)體藥物控釋系統(tǒng)、還原響應(yīng)性自組裝磁性藥物控釋系統(tǒng)及pH-響應(yīng)性酰肼/聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMM

3、A)修飾磁性藥物控釋系統(tǒng)。本文對上述三種藥物控釋系統(tǒng)進(jìn)行了一系列材料表征、藥物控釋以及體外生物學(xué)評價。此外,對pH-響應(yīng)性 PMMA修飾磁性藥物控釋系統(tǒng)還進(jìn)行了動物體內(nèi)腫瘤抑制評價,考察了該系統(tǒng)對動物體內(nèi)各器官所產(chǎn)生的副作用,為磁性Fe3O4納米顆粒更好地應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)提供科學(xué)依據(jù)。主要研究內(nèi)容如下:
　　1.小尺度Fe3O4納米顆粒的合成。
　　利用化學(xué)溶膠-凝膠法、化學(xué)共沉淀法和熱分解法合成了尺寸小于100 nm的Fe3

4、O4納米顆粒。透射電子顯微鏡觀察表明:溶膠-凝膠法制備的Fe3O4納米顆粒呈圓形,分散性差,粒徑為90.4±4.7 nm;化學(xué)共沉淀法制得的油酸包裹的Fe3O4納米顆粒呈圓形,分散性好,粒徑為14.3±3.9 nm;熱分解法制得的Fe3O4納米顆粒在320℃下分解成圓形,380℃下呈立方體形,且分散性均很好,粒徑分別為16.5±2.1 nm及30±4.1 nm。傅里葉變換紅外光譜分析表明:所制得的納米顆粒均在590 cm-1處有特征峰,

5、表明所制材料為Fe3O4。磁滯回線結(jié)果表明,四種Fe3O4納米顆粒的磁化強度值分別為:27.113 emu/g,57.759 emu/g,38.599 emu/g,26.998 emu/g。
　　2.溫度響應(yīng)性磁性脂質(zhì)體智能藥物控釋系統(tǒng)的構(gòu)建與生物學(xué)評價。
　　在溫敏性脂質(zhì)體中摻入粒徑為14.3±3.9 nm疏水性Fe3O4顆粒構(gòu)建溫度響應(yīng)性藥物控釋系統(tǒng)。利用Fe3O4顆粒的磁響應(yīng)性,分離純化出所需的磁性脂質(zhì)體。透射電鏡及掃

6、描電鏡觀察表明磁性脂質(zhì)體分散性好,粒徑分布為105.3±13.0 nm。傅里葉變換紅外光譜分析,磁滯回線分析及熱重分析證實磁性脂質(zhì)體已成功制備。分別載入親水性模型藥物羥基熒光素和疏水性藥物阿霉素,利用熒光分光光度計檢測在不同溫度下,磁性脂質(zhì)體釋放的藥物量,證實所制備的磁性脂質(zhì)體藥物控釋系統(tǒng)具有溫度響應(yīng)性。激光共聚焦和透射電鏡觀察表明該藥物載體能被乳腺癌細(xì)胞大量吞噬,并分布于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)。細(xì)胞活性檢測和細(xì)胞核形態(tài)觀察結(jié)果表明磁性脂質(zhì)體被乳腺癌

7、細(xì)胞吞噬后能將藥物釋放,并誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡或死亡。
　　3.還原響應(yīng)性兩親性聚合物 HA-SS-PLA/Fe3O4自組裝藥物控釋系統(tǒng)的構(gòu)建與生物學(xué)評價。
　　利用二硫鍵將親水性透明質(zhì)酸(HA)以及疏水性聚乳酸(PLA)交聯(lián)形成兩親性共聚物,通過其自組裝作用,將疏水性藥物紫杉醇及疏水性磁性Fe3O4納米顆粒包裹至膠束疏水內(nèi)腔中,構(gòu)建外殼親水的還原響應(yīng)性的磁性藥物控釋系統(tǒng)。透射電鏡觀察表明其粒徑為405.4±28.0 nm。傅里葉變

8、換紅外線光譜分析、磁滯回線分析及熱重分析結(jié)果表明兩親性共聚物成功制備。紫外分光光度計檢測表明:紫杉醇在10 mM二硫蘇木糖醇(DTT)加入后發(fā)生爆破式釋放。透射電鏡觀察表明:所構(gòu)建的親水性載藥系統(tǒng)被細(xì)胞的吞噬量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于疏水性的磁性Fe3O4納米顆粒。細(xì)胞活性檢測以及激光共聚焦觀察細(xì)胞核形態(tài)均表明該藥物系統(tǒng)具有良好的生物相容性,該載藥系統(tǒng)能在細(xì)胞內(nèi)釋藥,并誘導(dǎo)Hela細(xì)胞的凋亡。
　　4.具有pH響應(yīng)性聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA

9、)修飾磁性納米立方體智能藥物載體的制備以及體內(nèi)外生物學(xué)評價
　　利用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)包裹磁性Fe3O4納米立方體,繼而將酰肼鍵修飾至PMMA上,最后通過藥物阿霉素與酰肼鍵形成具有pH響應(yīng)性的腙鍵,從而將藥物加載到該藥物控釋系統(tǒng)。透射電鏡觀察表明PMMA成功包裹于磁性Fe3O4納米立方體表面,并且分散性良好,粒徑分布為32±3 nm。傅里葉變換紅外線光譜分析,磁滯回線分析及熱重分析證實所設(shè)計的藥物控釋系統(tǒng)已成功制備。通過

10、紫外分光光度計實時檢測了阿霉素的釋放情況。透射電鏡和激光共聚焦觀察表明該藥物控釋系統(tǒng)與Fe3O4納米立方體相比,被細(xì)胞吞噬的數(shù)量明顯增多,且都分布于細(xì)胞質(zhì)中。細(xì)胞活性檢測以及細(xì)胞核形態(tài)觀察表明該藥物控釋系統(tǒng)被細(xì)胞吞噬后,藥物的釋放能誘導(dǎo)細(xì)胞的凋亡。利用外界磁場將藥物控釋系統(tǒng)靶向至腫瘤組織處,并在腫瘤微環(huán)境的弱酸條件下使腙鍵斷裂,從而導(dǎo)致藥物釋放。裸鼠腫瘤模型實驗表明:經(jīng)過磁靶向引導(dǎo)治療的裸鼠腫瘤生長明顯受到抑制。同時,通過對腫瘤組織切片