术后肿瘤残基的存在是恶性肿瘤复发或局部进展的根源之一。对肿瘤局部的控制是当前临床治疗尚未解决的关键问题。我们采用新型可控降解生物材料——壳聚糖涂层的聚乙丙交酯(PGLA)制作放射性籽源载体支架，自主研制“放射性籽源薄层片”，永久性植入体内专门用于术后瘤床残基的近距离放疗，为提高肿瘤局部控制率提供有效的新途径。国外相关研究报道较少，国内尚无该类产品的研制。 放射性籽源薄层片是通过放射性同位素衰变产生的射线杀伤肿瘤细胞，这种低剂量率持续照射的放射生物学效应与常规外放疗不同，其治疗肿瘤的作用机制目前尚不清楚，国内外均未见相关报道，值得我们进一步探索研究。 目前临床组织间植入治疗常用的放射源主要为低剂量率的1251和103pd，当前以1251籽源应用较多。为此，本论文针对该产品研制需要解决的问题和国内外研究现状，进行了1251籽源持续照射对壳聚糖涂层的PGLA薄层支架的体内外降解性能研究以及对植入治疗小鼠移植瘤的效果、安全性和可行性的评价，并从DNA损伤修复方面初步探讨了1251籽源低剂量率持续照射杀伤肿瘤细胞的分子机制。研究内容分以下四部分：第一部分：125I籽源薄层片体外降解性能研究 目的研究1251籽源低剂量率持续照射对壳聚糖涂层的PGLA薄层支架体外降解性能的影响。 方法在离体条件下，模拟人体环境采用PBS作为降解介质，1251籽源单粒表观活度为29．6MBq(0．8mci)，共5粒，其中4粒籽源相互间距为1cm，排列成正方形，还有1粒置于正方形的中心。选择不同的降解时段，采用质量损耗、弹性回复率测试和扫描电镜观察等方法，从多角度来评价PGLA薄层支架的体外降解性能。 结果降解前2周内，PGLA薄层支架的降解行为不明显，质量损耗仅减少了10％左右，弹性保持率达60％以上，材料纤维结构保持完好，仅有小部分涂层脱落，照射组与对照组无明显差别；降解至第4周时，支架受照剂量最高点处的照射累积剂量达2．2x103Gy，材料的弹性保持率仍达36％，质量损耗率为4l％，扫描电镜观察显示，表面涂层进一步脱落，材料纤维开始出现裂纹和缝隙，少数排列不规整，降解行为较对照组明显，表明m51籽源照射在一定程度上加快了PGLA薄层支架的降解速率。 结论体外降解4周时，1251籽源低剂量率持续照射对PGLA薄层支架的降解速率有所加快，但影响并不显著，薄层支架仍维持了大部分质量和一定的弹性，并且形态结构仍保持较好，有效维持了1251籽源的空间分布。 第二部分：125I籽源薄层片体内降解性能和生物相容性研究 目的评价1251籽源低剂量率持续照射对壳聚糖涂层的PGLA薄层片体内降解速率和生物相容性的影响 方法大鼠背部肌肉内植入装载2粒1251籽源的PGLA薄层片，单粒表观活度为29．6MBq(O．8mci)，籽源间距为5mm。植入后定期进行X线摄片观察籽源移位情况，于不同时相点取材，检测薄层支架的质量损耗和形态结构变化，采用光镜和电镜观察植入部位的组织学反应。 结果1251籽源薄层片在体内降解的前2周，质量损耗仅约13％，与未照射组无明显差异；植入后第3周，质量损耗率达4l％，降解速率较对照组加快，部分材料纤维开始出现断裂，纹理结构模糊，但依然保持整体结构的完整和一定的强度，材料周围可见结缔组织增生，两者不易分离；植入后第4周，材料质地疏松，周围结缔组织明显增厚将材料完全包裹成梭形，两者粘连难以分离。植入部位组织反应的光镜、电镜观察显示，植入的前2周，炎性细胞较多，4周时炎性细胞已很少，材料孔隙内及周围主要以成纤维细胞和胶原纤维为主，巨噬细胞相对增多且吞噬现象更明显，同时见有较多新生的骨骼肌细胞，未出现脓肿和坏死，照射组和对照组相近似。对比植入后2h、第3天、第1、2、3、4周的X光片可以发现，植入的两粒籽源相互之间、与大鼠骨性解剖结构之间的距离及两籽源轴线的相互角度无明显变化。 结论125I籽源薄层片植入体内3周后的降解速率较体外降解加快，但仍保持结构形态的完整和一定的弹性，支架性能相当于体外第4周时的性能，再加上材料周围纤维结组织的包裹固定作用，完全能达到维持籽源空间分布的目的，而且在动物体内具有良好的生物相容性，应用到近距离放射治疗是安全有效的。 第三部分：125I籽源薄层片植入治疗小鼠移植瘤的效果及可行性研究 目的采用1251籽源薄层片植入荷瘤鼠体内模拟临床治疗肿瘤残基，观察对肿瘤的抑制效果、可行性和安全性。 方法小鼠皮下接种艾氏腹水瘤细胞24h后，治疗组在接种部位分别植入l粒表观活度为23．3MBq(0．63mci)和29．6MBq(O．8mci)二种剂量的z251籽源薄层片，对照组植入无放射活性的空籽源薄层片，治疗15天。于植入后不同时间测量肿瘤体积并绘制肿瘤生长曲线。处死小鼠后称取瘤重并计算肿瘤抑制率。流式细胞仪检测和电镜观察肿瘤细胞的凋亡情况，常规病理切片观察对肿瘤组织的杀伤程度、PGLA薄层片周围的组织反应等。 结果治疗15天，动态观察125I籽源薄层片的抑瘤效果显示，二个治疗组随治疗时间的延长，照射累积剂量增加，抑瘤效果显著增加，成瘤率均为63．6％(对照组100％)，肿瘤倍增时间从1。6天延长为2．7和2．8天，抑瘤率分别为63．0％和75．8％，凋亡率较对照组显著增加约2倍(P<0．001)。电镜超微结构观察显示肿瘤细胞出现核固缩、染色质边集和凋亡小体，但二个治疗组间无显著差别。常规病理切片结果显示，1251籽源薄层片周围内向外有少量炎症细胞浸润，纤维组织增生包裹了PGLA薄层片，表明小鼠机体反应形成的组织结构更有效的阻止了籽源的移位；邻近籽源的肿瘤细胞由凝固性坏死向外逐渐减弱为变性坏死；其他周围正常组织无明显变化。 结论125I籽源薄层片能明显抑制小鼠艾氏腹水瘤生长，促进肿瘤细胞凋亡，是植入治疗肿瘤残基切实可行又安全的方法。 第四部分：12sI籽源低剂量率持续照射对人肺癌细胞DNA-PK基因表达的影响。 目的探讨1251籽源低剂量率持续照射诱导人肺癌细胞凋亡以及对DNA依赖蛋白激酶复合物(DNA-PK)中DNA-PKcs、Ku80和Ku70表达的影响。 方法选择A549和NCI-H446两种辐射敏感性不同的人肺癌细胞株，采用自行设计的放射性籽源平面照射装置，用9粒单粒表观活度为33．3MBq(0．9mCi)的67¨型1251籽源进行持续照射，细胞平面剂量率范围为0．0428Gy／h-0．0547Gy／h，总吸收剂量为2Gy。用RT-PCR和免疫细胞化学方法，检测DNA双链断裂(DNADSBs)修复基因DNA-PKcs、Ku80和Ku70mRNA和蛋白表达，应用流式细胞术检测细胞凋亡和细胞周期的变化。 结果1251籽源低剂量率持续照射2Gy，A549和NCI-H446细胞的凋亡率分别为(¨．14+1．12)％和(25．27~5．65)％，分别是对照组的5倍和8倍左右，其中NCI-H446细胞的凋亡率较A549细胞显著升高(P<0．05)，显示NCI-H446细胞更敏感。两种细胞的细胞周期均出现明显的G2／M期阻滞(P<0．05)。A549细胞自身DNA-PKcsmRNA和蛋白表达显著高于NCI-H446细胞(P<0．05)，Ku80和Ku70mRNA表达在两种细胞之间未见明显差异。1251籽源照射后，A549细胞的DNA-PKcs、Ku80和Ku70表达未见明显变化，而NCI-H446细胞的Ku70mRNA表达显著下调，DNA-PKcs和Ku80表达无明显改变。 结论1251籽源低剂量率持续照射诱导肺癌细胞凋亡的效果与DNA-PK修复基因的状态和受照射后的变化密切相关。