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背景癌症作为目前威胁人类健康的重大原因之一,备受关注,传统治疗方法有手术、化疗、放疗及生物治疗等,针对癌症的研究不断取得一些成就。然而,临床治疗及相关研究过程中许多问题亟待解决。比如化疗,常常因药物不具有良好靶向性与可控性,导致全身毒副作用,对患者或实验对象造成机体损伤。超分子水凝胶因其具备良好的缓释效果,传统药物通过凝胶载体进行治疗可以明显减少用药次数、提升药物生物利用度和降低毒副作用。另一方面,光热疗法作为近年来研究热点,相比化疗具备明显的生物安全性方面优势,与传统化疗联合,有望显著提升肿瘤杀伤效果和降低化疗毒副作用。当前,许多有前景的传统药物因生物利用度低的原因受到转化限制,纳米药物的研究进展一定程度解决了部分问题,但仍面临诸多挑战。例如,姜黄素因生物利用度不佳而受到应用限制,本课题虽然开发出无载体自组装的姜黄素纳米颗粒,提升了姜黄素生物利用可能性,但效果不够理想。结合凝胶优势的经验,若将姜黄素纳米颗粒包载到凝胶载体内,有望获得良好的缓释效果,达到用药次数减少和抗肿瘤效果提升的目的。苝酰亚胺(perylene diimides,PDI)及其衍生物具有良好的光热和化学稳定性,易修饰,生物兼容性优异,在许多领域被广泛应用。在过去的研究报道中,有关PDI的医学相关成果很多,比如荧光成像、光动力和光热治疗等。然而将其优异性质与凝胶载药体系结合的研究报道甚少,开发基于PDI的凝胶体系和深入研究应用具有重大的探索和前瞻性意义。本实验基于PDI,通过聚乙二醇(Polyethylene glycol,PEG)修饰,与α-环糊精(α-CD)通过主客体作用制备出可载药超分子水凝胶。本文以PEG-PDI/α-CD凝胶为载体材料进行了两方面的探讨:一方面,通过包载吲哚菁绿(ICG)和多柔比星(DOX)进行化疗-光热联合治疗,解决传统单一化疗相关问题;另一方面,结合自身制备姜黄素纳米颗粒所遇治疗效果欠佳问题,尝试结合凝胶载体优势后,纳米药物能否提升肿瘤杀伤效果。经细胞和动物水平实验论证,表明PEG-PDI/α-CD凝胶具备良好缓释效果,化疗-光热联合治疗效果显著,具备提升姜黄素纳米颗粒抗肿瘤效果的能力。目的制备具有能包载化疗-光热药物进行联合治疗和提升姜黄素纳米颗粒生物利用度的凝胶载药体系,通过细胞和动物实验对比肿瘤杀伤效果。方法1.PEG-PDI/α-CD凝胶制备优化和表征:紫外光谱、核磁氢谱。2.PEG-PDI/α-CD凝胶缓释效果:分别测定不同pH值下累积释放率。3.光热效果检测:不同浓度溶液,不同功率照射5 min,记录温度和拍照。4.体外实验:1)细胞增殖实验:用CCK-8法检测不同实验组,对不同细胞的抑制效果。2)AO/EB双染实验:通过AO/EB双染实验测定对各种细胞的毒性。3)细胞凋亡实验:以细胞流式术(Annexin V-FITC/PI)检测凋亡情况。5.体内实验:1)造模和分组处理:皮下注射进行种瘤造模。肿瘤约100 mm3时随机分组,每组5只。2)抗肿瘤效果评估:对各实验组的肿瘤体积和重量进行记录,对比评估抗肿瘤效果。3)组织学形态评估:对器官和肿瘤组织进行HE染色。结果1.成功制备了一种新型PEG-PDI/α-CD凝胶,体外释放实验表明具有pH响应性,溶解实验和体外释放试验证明凝胶具备良好的缓释作用。2.细胞增殖实验证实加药后孵育48 h进行检测可获得确切治疗效果,AO/EB双染实验和体内实验结果均一致。证实PEG-PDI/α-CD凝胶用于化疗-光热联合治疗效果更加显著。相比传统化疗,不仅能够减少用药次数,化疗和光热治疗优势互补,而且由于PEG-PDI/α-CD凝胶载体的优点使得最终抗肿瘤效果更佳具备优势。3.体外实验CCK-8结果表明姜黄素纳米颗粒可提升姜黄素治疗作用,PEG-PDI/α-CD凝胶的加入更加提升了抗肿瘤效果。AO/EB双染实验、流式细胞术和体内实验相一致。均证实PEG-PDI/α-CD凝胶可以进一步提高姜黄素纳米颗粒的生物利用度,增强抗肿瘤效果。4.生物安全性评估结果为PEG-PDI/α-CD凝胶载药体系在细胞和组织研究水平都没有表现出明显的细胞毒性,表明PEG-PDI/α-CD具有良好的生物相容性,生物安全性高。结论1.成功制备了具有良好缓释效果的新型凝胶载药体系。2.PEG-PDI/α-CD凝胶共载DOX和ICG联合治疗对正常组织没有明显毒副作用,而对于肿瘤组织杀伤效果显著。3.姜黄素纳米颗粒被PEG-PDI/α-CD凝胶包载后,抗肿瘤效果得以增强。