单抗与前药纳米粒子偶联用于肝癌细胞靶向给药

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近年来,肝癌已经成为全球第五大常见癌症和第二大类致死疾病。当前针对癌症治疗的策略日益发展,其中纳米药物递释系统以及抗体-药物偶联物(ADCs)的研究受到研究者的关注。将两种治疗策略相结合,发挥它们的优势已成为生物医用高分子和药物化学领域的热点之一。本论文将单克隆抗体与刺激响应性的聚合物前药纳米粒子进行偶联,一方面可以借助单抗的主动靶向特性,将纳米药物靶向输送到肿瘤组织,提高药物在肿瘤细胞的聚集浓度和生物利用度;另一方面,以两亲性的聚合物为载体,可以改善疏水性抗肿瘤药物的水溶性,延长药物在体内的循环时间。我们利用肿瘤细胞微环境与正常人体体液之间的差异,设计合成了两种刺激响应性聚合物前药,使其在肿瘤细胞内有效释放药物而在人体血液循环过程中保持稳定。本论文的研究内容主要分为以下两部分:1.CD147单抗与酸敏感聚磷酸酯前药纳米粒子偶联用于肝癌细胞靶向给药通过高分子合成方法制备了基于聚磷酸酯的pH响应性聚合物前药,缩写为H2N-PEEP-b-PBYP-hyd-DOX。聚合物前药可以在水溶液中自组装成前药纳米粒子(PDNPs),通过抗体分子中的羧基与前药纳米粒子上的氨基的酰胺化反应,制备得到单抗-聚合物前药纳米粒子(mAb-PDNPs)。利用核磁共振波谱(1H NMR和31P NMR)、凝胶渗透色谱(GPC)、红外光谱(FT-IR)、紫外可见光吸收光谱(UV-vis)和高效液相色谱(HPLC)对中间产物和目标产物进行结构表征。利用动态光散射仪(DLS)和透射电子显微镜(TEM)对载药纳米粒子的平均粒径和粒径分布、粒子形貌、pH响应性进行了研究,获得的前药纳米粒子(PDNPs)的粒径约为93 nm,修饰CD147单抗后纳米粒子的粒径增加到106 nm,这两种载药纳米粒子能够在中性条件下保持稳定而在酸性条件下解离释放出原药DOX。利用荧光分光光度计考察了前药纳米粒子的体外药物释放行为。利用MTT实验和1H NMR分别验证了聚磷酸酯主链结构具有良好的生物相容性和生物可降解性。选取人体肝癌细胞(HepG2细胞)和人体宫颈癌细胞(HeLa细胞)考察前药纳米粒子的体外抗肿瘤效果,通过比较含抗体和不含抗体的前药纳米粒子的细胞毒性和内吞实验结果,证明单抗纳米粒子(mAb-PDNPs)对HepG2细胞具有靶向性,并表现出更好的肿瘤抑制能力。这种聚合物-抗体-药物偶联物(简称“聚合物ADC”)为肝癌靶向治疗提供了一种可借鉴的递药方法。2.CD147单抗修饰的透明质酸基前药纳米粒子的制备、表征以及性能研究天然大分子透明质酸(HA)具有良好的生物相容性、靶向性和可修饰性,广泛应用在纳米药物递释系统。我们通过在HA分子结构中引入炔基,利用“点击”化学反应制备得到pH响应性聚合物前药(HA-hyd-DOX)。HA-hyd-DOX可以通过直接溶解法在水溶液中自组装成粒径均匀的纳米粒子。通过酰胺化反应在前药纳米粒子表面键合CD147单抗,获得表面含单抗的透明质酸基前药纳米粒子。通过1H NMR、FT-IR、UV-vis的表征证明成功合成了目标产物。同时,研究了前药纳米粒子的平均粒径、表面形貌、pH响应性和体外药物释放行为,通过以上表征结果证明了我们成功制备得到了粒径大小合适的前药纳米粒子,该纳米粒子能够在酸性条件下解离进而释放出药物。选取HepG2细胞和人脐静脉内皮细胞(HUVEC细胞)进行了细胞毒性和内吞实验,分别考察了前药纳米粒子(HA-PDNPs)和含单抗的纳米粒子(mAb-HA-PDNPs)对肝癌细胞增殖的抑制能力。实验结果表明修饰了单抗的纳米粒子mAb-HA-PDNPs对HepG2细胞具有更好的抑制能力,表现为更低的IC50值。同时观察了纳米粒子内吞进入HepG2细胞的过程,实验结果证明mAb-HA-PDNPs由于能够与HepG2细胞靶向识别,其内吞进入细胞的速率更快。综上所述,单抗修饰的聚合物前药纳米粒子在靶向给药治疗肝癌方面具有潜在的应用前景。
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