基于水溶性柱[5]芳烃的多重刺激响应型姜黄素纳米前药体系的构建及应用研究

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在癌症治疗过程中,化疗一直面临药物对正常细胞的毒副作用和药物效率低下两大难题。而纳米载药体系的出现,为解决这两大难题提供了一个新途径。利用肿瘤组织与正常组织微环境的差异,构建具有刺激响应性的纳米载药体系可以实现抗肿瘤药物在癌细胞内的可控释放,在增强药物的稳定性、延长药物作用时间、降低药物毒副作用、提升药物治疗效率等方面具有显著的优势。然而肿瘤细胞内环境相对复杂,单一刺激响应纳米载药体系往往难以实现药物在癌细胞内快速释放。因此,本论文提出利用第五代大环分子柱芳烃良好的分子识别和组装能力,构建具有多重刺激响应的超分子纳米材料,结合抗肿瘤药物姜黄素构成纳米前药体系,该前药体系又可以负载抗肿瘤药物盐酸阿霉素,构建一种具有pH-GSH刺激响应性的新型纳米载药体系,达到联合用药的目的。本论文以水溶性羧酸盐功能化柱[5]芳烃(WP5)为主体分子,以修饰有二硫键、吡啶盐的苯硼酸衍生物(G)为客体分子,二者通过主客体络合作用,进而利用姜黄素可以与苯硼酸形成硼酸酯的性质,将姜黄素修饰到客体分子上形成双亲分子,构筑纳米前药体系。通过核磁共振谱图、高分辨质谱证明了所合成化合物的结构。通过核磁共振氢谱、紫外可见吸收光谱证明了主体分子与客体分子按照1:1的比例进行组装以及姜黄素与纳米材料的键合。扫描电子显微镜、透射电子显微镜、纳米激光粒度仪的测定结果显示,其在水中自组装形成平均粒径为190.1 nm的超分子囊泡,可用来包裹抗肿瘤药物盐酸阿霉素。药物负载实验证明,该纳米前药体系对姜黄素的负载量为15.2%,对盐酸阿霉素的负载量为30.4%。体外模拟释放实验表明,该纳米载体具有pH和GSH刺激响应性。药物释放实验显示,在弱酸条件(pH=5.0),8 h时姜黄素的释放率约为75%,盐酸阿霉素的释放率约为60%;在5 mM GSH条件下,4 h时盐酸阿霉素的释放率约为66%;在pH=5.0、5 mM GSH条件下,盐酸阿霉素释放效率更高,4 h时释放率即可达到86%,24 h最高可释放90%。激光共聚焦显微镜实验证明了该纳米载药体系能够有效的将抗肿瘤药物递送到细胞中。通过该纳米载体对293T细胞的细胞毒性实验,证明了该纳米载体对于人体正常细胞具有较好的生物相容性,同时可以有效降低盐酸阿霉素对293T细胞的毒副作用。通过该纳米载体对HepG2细胞的细胞毒性实验,证明了该纳米载体对于肿瘤细胞具有杀伤能力。相比于单独的抗肿瘤药物姜黄素与阿霉素,该纳米载药体系能够增强对癌细胞的杀伤能力,实现两种抗癌药物共同治疗癌症的效果。综上所述,本研究构建了一种具有pH-GSH刺激响应性的姜黄素纳米前药体系,可以在水中自组装形成超分子囊泡,同时负载抗肿瘤药物盐酸阿霉素,在减轻抗肿瘤药物对正常细胞的毒副作用的同时,可以提高药物效率,实现两种药物联合治疗作用,在纳米医疗领域具有重要的意义。
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