论文部分内容阅读
作为新兴领域,气体疗法在治疗许多疾病方面已引起越来越多的关注。目前,大量研究集中在一氧化氮（NO）气体治疗所具有的独特双重作用,在低浓度下,NO可以促进肿瘤生长;在高浓度时,NO不仅可以直接杀死癌细胞,又是一种极具吸引力的抗菌剂,同时又能避免耐药性的产生。然而,NO分子极不稳定且难以负载、低分子量NO供体化合物的半衰期相对较短以及NO靶向递送的困难均阻碍了临床应用。L-精氨酸（L-Arg）是一种天然氨基酸,可作为NO的供体,具有良好的生物相容性,且可在ROS存在的条件下可控释放NO。因此,本论文基于肿瘤和细菌微环境的特异性来设计pH响应性材料,利用顺序诱导过程产生活性氧（ROS）激活NO大分子前药,使其原位产生活性药物分子NO。具体研究内容包括:（1）近年来,NO气体疗法引起了广泛的关注,L-Arg可与肿瘤细胞中的ROS反应生成NO,这是一种有效的肿瘤治疗方法。但是,大多数类型的肿瘤细胞中内源性ROS仍不能进行有效的反应。β-拉帕醌（β-lapa）可促使肿瘤细胞内H2O2浓度升高,从而使其成为一种提高肿瘤细胞内ROS的有效方法,进而高浓度的H2O2可将L-Arg氧化为NO杀死肿瘤细胞。为了在肿瘤细胞中形成更具毒性的羟基自由基（·OH）和过氧亚硝酸盐（ONOO-）,我们将二茂铁（Fc）引入此纳米载药体系。通过Fc催化的Fenton反应生成·OH,此外,由Fc与H2O2通过Haber-Weiss反应生成的·O2-可与NO快速反应生成ONOO-。为避免体内运输过程中L-Arg过早的泄漏,合成了一种富含精氨酸的PCL-b-PArg（NO大分子供体）。PCL-b-PArg的亲水链（PArg）可作为NO的供体,且其侧基富含带正电荷的胍基,可以被肿瘤细胞更好地吞噬内化。此外,疏水链（PCL）可以装载疏水性药物（β-lapa和Fc）。为了隐藏其在体内循环中的穿透能力,我们合成了一种带负电pH敏感的亲水性二嵌段聚合物PEG-b-PDMA,首先将PCL-b-PArg通过自组装形成表面带正电的纳米颗粒,然后通过静电相互作用将PEG-b-PDMA包裹于颗粒表面。细胞实验证明L-Arg和β-lapa单独使用时在一定浓度范围内几乎没有毒性,而联合使用时由于NO的产生有良好的治疗效果;细胞荧光实验结果证实HeLa细胞对纳米颗粒有很好的内吞作用以及NO的有效产生;动物实验进一步证实了该纳米粒子有良好的抗肿瘤效果。体内外实验结果均表明,这种通过ROS生成和NO释放的级联协同疗法对癌细胞具有显着的抑制作用,为NO气体治疗提供了新的思路。（2）设计并合成了两种聚合物Ac-Starch-PAsp和CS-b-PArg,它们通过与葡萄糖氧化酶（GOD）以及糖化酶（GOH）在明胶海绵上静电组装形成一种pH响应性的促进伤口愈合抗菌敷料GOH/GOD/Starch/CS-b-PArg,可以用于有效的伤口抗菌治疗。在伤口感染的酸性微环境中,保护淀粉羟基的缩醛键断裂,暴露出淀粉分子,其在糖化酶的作用下水解生成葡萄糖,进而在葡萄糖氧化酶的催化下在伤口部位产生大量的H2O2,H2O2进一步催化大分子供体CS-b-PArg原位产生NO,从而促进伤口愈合。细菌实验表明此敷料可以在酸性条件下有效产生H2O2和NO,且具有优良的抑菌效果,通过ROS和NO生成的顺序诱导过程为细菌感染的伤口愈合提供了新的思路。本论文主要基于肿瘤组织和细菌感染伤口微环境的变化设计响应性材料,进而研究其被ROS激活原位生成NO抗肿瘤和抗菌能力,为NO释放体系的构建提供了一种新的思路。