基于氧化铈纳米棒的光敏剂靶向递送体系的构建及PDT研究

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光动疗法(PDT)是近些年兴起并不断发展起来用于治疗癌症的新技术,其属于非入侵性疗法,具有普遍适用性,对富集光敏剂且用特定波长光源照射的机体和组织有较强的杀伤能力,而不会对整个机体造成影响。但是,光动治疗在临床应用中仍然受到很大限制,主要是由于大部分用于光动治疗的光敏剂为疏水性化合物,在水相中,疏水性光敏剂会出现自聚现象,从而降低光动效果。所以提高光敏剂在水相中的分散能力是光动治疗中迫切需要解决的问题。而纳米载药体系的出现为提高疏水性光敏剂在水相中分散能力提供可能。基于此,本论文使用氧化铈纳米棒(Ce ONR)作为药物载体,多巴胺分子在碱性条件下自聚到氧化铈纳米棒表面,得到Ce ONR@PDA纳米棒。利用巯基和聚多巴胺在温和条件下可发生反应的性质,将巯基化半乳糖靶向分子修饰到Ce ONR@PDA纳米棒表面,得到对肝癌细胞具有靶向性的纳米棒Ce ONR@PDA-Gal。金丝桃素通过π-π堆积和氢键作用负载到Ce ONR@PDA-Gal表面,构建一种对肝癌细胞具有靶向性的光敏剂纳米递送体系(Ce ONR@PDA-Gal/Hyp),并用于肝癌细胞的光动治疗。本论文主要研究内容包括:(1)Ce ONR@PDA-Gal/Hyp的制备与表征:多巴胺小分子可以在氧化铈纳米棒表面发生自聚反应,在纳米棒表面形成一层聚多巴胺薄膜,再将半乳糖靶向分子修饰到Ce ONR@PDA表面,最后将金丝桃素负载到Ce ONR@PDA-Gal纳米棒表面。并利用透射电子显微镜、Zeta电势、紫外吸收和荧光光谱等研究了该光敏剂递送体系的形貌特征、表面电势和药物负载情况。结果显示,氧化铈纳米棒表面成功包被一层厚度为3.1 nm薄膜。伴随着纳米棒的修饰,纳米棒表面的Zeta电势向更负方向变化,说明对纳米棒的修饰顺利进行。同时,金丝桃素也成功地负载到Ce ONR@PDA-Gal表面,药物负载率为19.96%。(2)胞内Hyp释放研究:对于药物释放能力研究,我们将Ce ONR@PDA-Gal/Hyp与Hep G2细胞分别共培养2、4和12小时,用激光共聚焦观察细胞内金丝桃素荧光强度。结果显示,随着时间延长,细胞内金丝桃素荧光明显增强,说明该纳米递送体系可以被Hep G2细胞摄取并释放出Hyp。(3)靶向性研究:对于靶向性研究,我们将Ce ONR@PDA-Gal/Hyp与Hep G2细胞(具有半乳糖受体的靶向细胞)和MCF-7细胞(阴性对照)共培养后,用激光共聚焦观察细胞内金丝桃素的荧光强度,与MCF-7细胞相比,Hep G2细胞内的荧光较强。同时,用乳糖酸(LBA)预处理Hep G2细胞,从而占据Hep G2细胞表面的半乳糖受体,细胞内荧光强度明显弱于没有进行预处理的Hep G2。这表明Ce ONR@PDA-Gal/Hyp可以与Hep G2细胞特异性结合,该纳米递送体系可以将金丝桃素靶向递送到Hep G2细胞。(4)细胞毒性研究:我们借助MTT实验对光敏剂递送体系的细胞毒性进行研究,结果显示,在光照条件下,纳米递送体系(Hyp 0.025-0.5μM,Ce ONR 0.05-1μg/m L)对Hep G2细胞有理想的光动效果,细胞半致死量为0.278μM。在非光照条件下,对293T(正常细胞)细胞无毒性,细胞存活率接近100%。增大Ce ONR@PDA-Gal的浓度(Ce ONR 5-50μg/m L),结果显示载体对Hep G2细胞具有微弱毒性,但对正常细胞没有杀伤能力。利用荧光显微镜可以观察到,光动治疗后Hep G2细胞内有ROS产生,并且ROS产生量高于MCF-7细胞。利用激光共聚焦可以观察到光动治疗后Hep G2细胞出现核固缩现象。可以进一步证明光动治疗后细胞凋亡甚至坏死。综上所述,我们以金丝桃素为例,成功地构建了一种对肝癌细胞具有靶向性的光敏剂纳米递送体系(Ce ONR@PDA-Gal/Hyp),该体系对肝癌细胞具有理想的光动效果,但对正常细胞没有毒副作用,有望应用于肿瘤细胞的光动治疗。
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