谷胱甘肽响应型近红外喜树碱纳米前药的荧光成像及体内外抗肿瘤研究

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目的:对已合成的谷胱甘肽敏感性近红外(NIR)纳米前药POEGMA-bP(CPT-CyOH)(PCC),即喜树碱(CPT)和PCC中的NIR荧光团CyOH通过二硫键连接,进行体外、体内抗肿瘤性能探究。研究方法:1.PCC的物理化学性质分析:(1)PCC胶束的溶血实验。(2)高浓度GSH诱导肿瘤中CPT的释放环境。2.体外实验:(1)培养小鼠乳腺癌细胞(4T1)和人宫颈癌细胞(HeLa)。(2)MTT法和活/死染色试验探究在加入PCC胶束的培养皿中,两种肿瘤细胞培育后的存活情况。(3)细胞荧光成像定量研究两种肿瘤细胞对PCC的摄取情况。(4)溶酶体和线粒体共定位研究药物进入肿瘤细胞的途径。(5)为模拟实体肿瘤,建立4T1多细胞球模型(MCSS)并探究PCC的药物渗透能力。3.体内实验:(1)建立荷瘤小鼠4T1模型。(2)用近红外成像系统获取已注射PCC胶束的小鼠解剖后肿瘤和器官的荧光图像,研究PCC在体内的分布情况。(3)设置对照组、游离CPT、PCC集团3个实验组,监测3组小鼠体重、肿瘤体积及重量等指标,进行主要器官切片H&E染色,肿瘤H&E、TUNEL和DAPI染色,探究PCC在体内抗肿瘤作用效果。(4)血液分析仪(迈瑞BC-2600-Vet)对小鼠进行血常规分析,评估纳米前体药物的生物安全性。结果:1.PCC的物理化学性质分析:(1)PCC溶血率小于4%,表明PCC具有良好的血液相容性。(2)在PBS(pH=7.4)中,CPT几乎不释放,当缓冲液中GSH浓度达到2mmol/L时,48h内CPT释放率达到71.7%,CPT几乎以恒定速率释放,CPT浓度随时间增加。药物释放研究证明,GSH敏感性PCC胶束是一个良好的药物释放控制系统。2.体外细胞实验:(1)MTT法显示24hPCC组的4T1细胞存活率49.8%、Hela细胞存活率21.4%,活/死染色实验显示24h PCC组细胞数量明显减少。(2)流式细胞仪测得4hPCC组细胞摄取率达到94.75%。(3)PCC胶束可成功进入线粒体和溶酶体,并且随着时间的增加,CPT和CyOH的信号增加。3.体内实验:(1)体外4T1肿瘤球模型从球体的顶部到底部,CPT和CyOH的荧光强度从弱到强到弱,表明PCC具有优异的穿透能力。(2)在注射CyOH的小鼠中,用近红外成像系统检测肿瘤部位的荧光强度在12h最强,PCC组肿瘤部位的荧光值高于CyOH组,PCC组在解剖肿瘤中的荧光强度明显高于CyOH组。(3)治疗11天后,CPT和PCC组小鼠肿瘤体积明显小于对照组,小鼠体重没有明显变化,Tunel染色切片显示PCC能促进细胞凋亡,Ki67染色切片显示PCC组细胞增殖最少,小鼠的心、肝、脾、肺、肾H&E切片均未见异常,对小鼠血液进行分析提示各项指标均正常。结论:1.PCC具有良好的结构稳定性及生物安全性,其具有的Zeta负性电位有利于提高药物在血液循环中的稳定性,从而延长血液循环时间。2.谷胱甘肽作用下的二硫键可以实现CPT的可控释放,维持有效的细胞毒性。此外,利用CyOH的荧光特性,能够在体外监测药物的摄取、体内药物的富集和成像,实现靶向性肿瘤治疗。3.相比CPT,PCC在体内、体外均表现出良好的肿瘤渗透性、选择性释药性能,具有更强的抗肿瘤活性,且对正常组织器官损害小。
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