基于原子力显微镜研究靶向EGFR纳米药物的细胞膜转运

来源 :长春工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:oyfeng168
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在癌症治疗中,通过药物递送系统(DDSs)将抗癌药物递送至特定部位,将提供更精确的药物管理和更高的治疗效果。为了提高DDSs的效率,许多研究人员使用配体修饰的纳米药物专门靶向相应的受体,表皮生长因子受体(Epidermal Growth F actor Receptor,EGFR)被认为是药物递送的合理靶点。通过配体-受体相互作用,靶向抗癌纳米药物可以特异地输送到癌细胞中,达到治疗效果。在递送过程中,药物进入细胞是第一步,也是至关重要的一步,了解其跨膜动态过程对于筛选EGFR靶向性纳米药物是十分关键的。在本论文中,使用7代聚酰胺-胺树枝状大分子(Polyamide-amine,G7-PAMAM)作为药物载体包裹抗癌药物喜树碱(Camptothecin,CPT),并修饰靶向EGFR的配体表皮生长因子(Epidermal Growth Factor,EGF)和肿瘤细胞表皮生长因子肽GE11(YHWYGYTPQNVI),合成了PAMAM-CPT-EGF和PAMAM-CPT-GE11两种纳米药物。利用基于原子力显微镜(AFM)的力示踪技术和纳米压痕技术,结合荧光成像技术在近生理条件下研究不同靶向纳米药物的细胞内吞过程的动态机制。主要研究内容如下:(1)利用力示踪技术,追踪了单个PAMAM-CPT-EGF靶向纳米药物细胞内吞的动态过程。测量得到靶向纳米药物PAMAM-CPT-EGF细胞内吞动态过程中所需的力为52±18 p N,所需时间为94.4±35.9 ms,其细胞内吞过程的位移为26.6±3.2 nm,平均速率为0.2μm·s-1。用游离EGF和Genistein处理进行竞争性抑制实验,发现力曲线中力信号出现的概率由对照组的13.6%降低到了2.1%和2.4%。分别记录了A549细胞内吞纳米药物PAMAM-CPT(无靶向配体EGF)和Vero细胞(正常体细胞膜上EGFR受体低表达)内吞PAMAM-CPT-EGF的动态过程,结果获得其内吞力信号概率分别降低为3.3%和2.8%,表明力示踪检测到的力信号来源于EGF-EGFR相互作用所介导的靶向纳米药物细胞内吞过程。另外A549细胞内吞PAMAM-CPT-EGF靶向纳米药物过程中所需的内吞力和时间均比非靶向作用的纳米药物细胞内吞过程所需的内吞力和时间要大,且内吞速度慢,另外利用不同的内吞抑制剂发现PAMAM-CP T-EGF靶向纳米药物细胞内吞过程主要通过网格蛋白、小窝蛋白介导的内吞作用和巨胞饮。利用荧光成像实验佐证了上述结论。(2)利用力示踪技术研究了单个PAMAM-CPT-GE11靶向纳米药物细胞内吞过程的动态参数,其中力曲线中力信号产生的概率为6.9%,比PAMAM-CPT-EGF靶向药物细胞内吞时产生力信号的概率要小(13.6%),表明由于EGF和EGFR有较强的亲和力因而PAMAM-CPT-EGF纳米药物具有更高的细胞膜转运效率。另外测量得到PAMAM-CPT-GE11靶向纳米药物细胞内吞动态过程中所需内吞力的大小为42±10 p N,所需时间为87.8±20.7 ms,产生的位移为25.7±1.4 nm,平均速率为0.3μm·s-1,发现单个PAMAM-CPT-GE11靶向纳米药物细胞内吞动态过程所需的时间更短,速率更快。(3)利用基于AFM的纳米压痕技术,评估了PAMAM-CPT-EGF和PAMAM-C PT-GE11两种靶向纳米药物的膜转运效率,发现PAMAM-CPT-EGF和PAMAM-CPT-GE11纳米药物处理细胞后,细胞杨氏模量分别从未处理时的2.0±1.1 k Pa下降到0.4±0.2 k Pa和0.6±0.3 k Pa。经过PAMAM-CPT-EGF靶向纳米药物处理后,细胞杨氏模量相比PAMAM-CPT-GE11处理过后下降更多,细胞硬度显著降低,表明PAMAM-CPT-EGF靶向纳米药物比PAMAM-CPT-GE11靶向纳米药物具有更好的膜转运效率。
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