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近20年的纳米科技的进步正不断渗透到各个科研和应用领域中去,给人类的科技进步带来了巨大影响。纳米科技在医药领域内的应用带来了纳米医学的蓬勃发展,使医疗诊断,药物传输领域发生了巨大的技术变革。采用了纳米技术的诊断材料和药物输送方法正改变着传统的诊疗手段和观念,全新的实时诊疗的理念正在变成现实。药物输送内领域的纳米技术成果更使得传统制剂技术面临着全新的挑战和机遇,一方面改进了现有的输送技术,另一方面使得新一代的生物工程类的药物更广泛应用带来了新的希望。
本论文以天然阳离子聚合物壳聚糖为基础,进行降解和修饰之后应用于抗肿瘤坏死因子TNF—α的反义寡聚核酸药物(ASO)的体内输送,1) 体外通过细胞学实验检测该纳米系统的细胞毒性和靶向性;2) 系统给药后,检测小鼠体内的药物器官和组织分布;3) 在氨基半乳糖(D—GaIN)和脂多糖(LPS)联合诱导的鼠肝损伤模型中检测药物抑制TNF—α效率,对炎症的抑制效率,对肝损伤的抑制效率抑制对小鼠死亡率的影响;4) 在炎症性肠病小鼠模型,微粒诱导的假体松动小鼠模型和胶原诱导的小鼠类风湿关节炎模型中进一步检验了该药物传输系统的效用;5) 结合壳聚糖—明胶水凝胶,发展该给药系统为一种可植入型局部给药系统并应用于微粒诱导的假体松动小鼠动物模型;6) 根据阿霉素与双链DNA结合的特性,发展该给药系统为一种具有靶向肝癌细胞的抗肿瘤药物输送系统,在细胞学实验中检验其靶向性。主要研究结论如下:
(1) 毒性实验显示,半乳糖基化的低分子量壳聚糖(Gal-LMWC)在1000 μg/ml的浓度左右依然没有明显的细胞毒性,说明其对细胞来说是一种安全的药物输送载体,该载体可以与反义寡核酸形成稳定的纳米复合物颗粒,其粒径在150nm左右,在血清中测试显示可以稳定存在。 (2) 细胞转染实验表明,该输送系统可以体现出对表面具有去唾液酸糖蛋白受体的细胞,如Kupffer细胞和肝细胞的选择靶向作用;同时,乳糖酸,乳糖和氨基半乳糖都可以抑制这一转染过程,说明载体的确是通过ASGPr的介导进图细胞的。
(3) 体内药物分布表明,修饰过的载体可以使药物在肝脏中的富集更迅速,富集程度更高。
(4) 肝脏内不同细胞的分布情况研究表明,该系统所输送的药物,主要被Kupffer细胞所摄取,与未做修饰的载体和裸药物相比,载体能有效降低药物在内皮细胞内的富集,使超过50%的药物进入Kupffer细胞;另外载体可以有效延长药物在肝脏和Kupffer细胞内的停留时间。
(5) 在鼠重症肝炎模型中的实验证明该药物传输系统可以有效提高ASO的药效和作用时间,在4mg/kg的给药剂量下可以获得良好的TNF—α抑制效率和炎症抑制效率,并能有效降低肝损伤程度,并提高动物的存活率;在一次给药20mg/kg的情况下,药物作用可以维持两周,表明该系统可以有效输送ASO至起效细胞,从而有效控制靶基因的表达,最后控制炎症发展和肝炎带来的损伤和死亡。
(6) 该系统在炎症性肠病模型中的应用取得了与重症肝炎模型中相似的结果,但是在假体松动模型和关节炎模型中载体的优越性没有能完全体现出来,这些结果表明,该系统可以协助核酸药物穿越内皮细胞或者上皮细胞的屏障,避免这些细胞的吸收使药物最终进入巨噬细胞发挥效用。
(7) 与水凝胶系统相结合,发展该系统为一种可植入的局部给药系统的结果表明,该发展后的原位给药系统可以有效控制药物的释放,一定程度上达到药物缓释目的,可以延长药效到达原来的2倍时间,并且可以对该系统做进一步的改进。
(8) 创新性的结合阿霉素的特性,改进该系统为阿霉素等葸环类抗癌药物的输送系统,在细胞学实验中获得靶向效果为,进一步的癌症治疗方面的研究奠定了基础,并为葸环类抗癌药物输送开辟了新的可能。综上所述,通过细胞和动物模型的一系列实验证明,基于Gal-LMWC的核酸载体可以在体内有效提高药物在Kupffer细胞内的富集程度,减少内皮系统对药物的吞噬,提高药效,延长作用时间,在重症肝炎和炎症肠病模型中获得了满意的治疗效果,能有效降低炎症和炎症带来的损伤并有效提高模型动物的存活率。同时,对该系统的进一步发展可以将其应用于可植入型的原位给药系统和抗癌药物阿霉素等葸环类化疗药物的输送系统,充分证明了该系统的应用前景和现实意义。