联合光热治疗的抗蛋白吸附的可注射温敏纳米凝胶体系的制备及性能研究

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可注射水凝胶是指在外界环境刺激下能发生溶胶-凝胶转变、形成亲水的三维网络结构的凝胶体系。其具有良好的生物相容性和智能响应性,广泛用于药物输送系统、伤口愈合材料和组织工程等方面。可注射水凝胶作为抗肿瘤药物载体时,能在肿瘤部位持续高剂量释放药物,提高抗肿瘤效果,并避免药物非特异性分布,减少对正常组织的损害作用。但是载药可注射水凝胶在体内会吸附生物大分子蛋白质或者微生物,在植入部位因胶原纤维增生阻碍负载的药物分子的释放。另外仅依靠单一的化疗难以完全治愈癌症。热疗作为一种新的癌症治疗方法,可直接杀死癌细胞,还能增强癌细胞对放疗或化疗药物的敏感性。因此,将局部化疗与热疗相结合有望提高肿瘤的治疗效果。基于以上背景,本文制备可注射的、抗蛋白吸附的温敏纳米凝胶体系,分别负载小分子光热试剂吲哚菁绿(ICG)和聚合物类光热剂聚多巴胺(PDA)以及化疗药物阿霉素,从细胞水平和动物水平研究化疗和光热治疗的协同治疗效果。本论文主要研究内容和结果如下:1.采用沉淀聚合法制备了可注射两性离子型聚(N-异丙基丙烯酰胺-co-甲基丙烯酰乙基磺基甜菜碱)(聚(NIPAM-co-SBMA))温敏纳米凝胶(NG)。采用动态光散射(DLS)法和透射电子显微镜(TEM)对纳米凝胶的粒径和形貌进行了表征;用傅里叶变换红外光谱(FTIR)和氢核磁共振波谱(~1H NMR)对其化学组成进行了确认;分别用紫外-可见分光光度计(UV-Vis)和DLS法测定了其体积相转变温度(VPTT)。结果显示,两种单体共聚形成的纳米凝胶粒径均一,在25℃时平均水合粒径约为100nm,干态凝胶的粒径约为90 nm,VPTT约为35℃。BCA蛋白定量试剂盒测试结果表明聚(NIPAM-co-SBMA)能有效抵抗非特异性蛋白吸附,具有抗污染特性。2.将吲哚菁绿(ICG)加入到聚(NIPAM-co-SBMA)纳米凝胶分散体中混合均匀,将得到的体系命名为I-NG分散体,采用瓶倒转法和流变仪研究了I-NG分散体的溶胶-凝胶相转变行为。结果显示,纳米凝胶浓度为25 wt%的I-NG磷酸盐缓冲溶液(PBS,pH 7.4)分散体(ICG浓度为10μg/mL)在室温下为流动性很好的溶胶体系,在36℃发生溶胶-凝胶转变,形成半固态的凝胶体系。该体系在近红外(NIR)区有吸收,并可提高ICG的稳定性。在NIR激光照射下(808 nm,1.5 W/cm~2),I-NG分散体在1min内能快速升温10℃以上,可用于肿瘤的光热治疗。采用透析法研究载DOX·HCl的I-NG分散体(I/D-NG)中药物的释放行为,结果显示该分散体对药物具有持续释放行为,NIR激光照射可加快药物的释放。分别以小鼠胚胎成纤维细胞(L929)和人肝癌细胞(HepG2)为模型细胞,研究NG的生物相容性和I/D-NG分散体的细胞毒性。结果显示,NG具有良好的生物相容性;在NIR激光照射下,I/D-NG分散体对细胞的杀伤作用最大。另外,将I/D-NG分散体对H22荷瘤小鼠进行瘤内注射,结果显示与单一的热疗或者化疗相比,联合热疗-化疗能显著提高治疗效果。3.采用多巴胺盐酸盐在碱性条件下氧化自聚制备聚多巴胺(PDA)纳米粒,DLS和TEM测试结果显示制得的PDA为粒径为130 nm的球形粒子;UV-Vis-NIR吸收光谱显示PDA在近红外区有较强的吸收。将PDA悬浮液加入到25%的NG分散体中得到PDA-NG分散体(PDA浓度为200μg/mL),其在36℃发生溶胶-凝胶相转变,并在NIR区具有较强的吸收。体外光热效应显示,在NIR激光下照射10分钟,可以使温度升高35℃左右,光热转化效率为38.5%。同时PDA具有良好的光热稳定性,能满足重复光照的需求。细胞实验和动物实验结果也显示PDA/D-NG分散体在NIR照射下能更显著地抑制肿瘤的生长,热疗和化疗具有协同治疗肿瘤的效果。综上,本文制备了两种具有光热治疗联合局部化疗的可注射凝胶体系,细胞实验和动物实验均显示,与单一的化疗或热疗相比,热疗联合化疗具有更好的抗肿瘤效果。与含ICG的体系相比,含PDA的体系光热稳定性更好,可用于多次反复的光热治疗和促发化疗药物的释放,以增强治疗效果。
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