【摘 要】
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吲哚菁绿(indocyanine green,ICG)是临床上常见且使用最广泛的近红外光(near infrared,NIR)成像剂,具有优异的光疗效果使其广泛用于肿瘤诊疗及细菌感染治疗。但由于ICG水不稳定,容易被体内清除,半衰期较短等问题,限制了其在临床的生物学应用。此外,单一的光疗不足以杀伤细菌或肿瘤细胞,易造成肿瘤复发或引起周围组织的热损伤,无法满足临床治疗的需求。为了能有效改善光疗疗效,
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吲哚菁绿(indocyanine green,ICG)是临床上常见且使用最广泛的近红外光(near infrared,NIR)成像剂,具有优异的光疗效果使其广泛用于肿瘤诊疗及细菌感染治疗。但由于ICG水不稳定,容易被体内清除,半衰期较短等问题,限制了其在临床的生物学应用。此外,单一的光疗不足以杀伤细菌或肿瘤细胞,易造成肿瘤复发或引起周围组织的热损伤,无法满足临床治疗的需求。为了能有效改善光疗疗效,急需开发多功能药物共递送体系用于实现高效率的肿瘤治疗及细菌杀伤作用。为了解决上述问题,并拓展ICG的生物医学应用,本文设计了一系列基于ICG多功能协同治疗体系,用于实现肿瘤诊疗及细菌感染。首先,本文利用超临界流体抗溶剂法(supercritical antisolvent,SAS)构建ICG纯药纳米颗粒(ICG nanoparticles,ICG NPs),采用全因子实验研究工艺参数对ICG NPs的影响。随后,为了提高ICG的稳定性,在其表面修饰阳离子聚合物聚鸟氨酸(poly-l-ornithine,PLO),获得聚鸟氨酸包裹的吲哚菁绿纳米颗粒(ICG-PLO NPs),并对其理化性质和光热性质进行考察。结果表明,ICG-PLO NPs具有均一的球状结构,平均尺寸为35.5 nm,其表面电荷从-15.6 m V翻转为16.3m V,在水溶液储存14天后依旧稳定存在。此外,ICG-PLO NPs展现出优异的荧光成像效果,并能有效提高ICG的体内外光热治疗效果。其次,为了解决光疗无法高效治疗肿瘤、化疗容易产生副作用、药物难以递送到肿瘤病灶部位等问题,本文构建了靶向药物纳米颗粒用于实现肿瘤诊疗一体化。首先,利用SAS法构建了化疗药物紫杉醇(paclitaxel,PTX)与ICG复合纳米颗粒(ICG/PTX NPs),ICG/PTX NPs的药物比例为ICG=66.9%、PTX=33.1%。随后,利用层层自组装技术将一氧化氮(nitric oxide,NO)前体聚精氨酸(poly-l-arginine,PLA)和具有靶向能力的多糖透明质酸(hyaluronic acid,HA)对其进行包封,获得透明质酸修饰的靶向纳米颗粒(ICG/PTX-PLA-HA NPs)。结果表明,该靶向多功能纳米平台具有均一的球形结构,平均粒径为28.0 nm,具有较高的药物包封率,其中ICG=98.4%±0.6%、PTX=97.7%±0.7%。体外实验表明,NIR激发下ICG/PTX-PLA-HA NPs具有优异的NO及ROS产生性能,实现了较强的肿瘤细胞靶向效率,在较低剂量下展现了优异的协同抗肿瘤效果。体内实验表明,与单一治疗方式相比,ICG/PTX-PLA-HA NPs通过有效发挥光疗、化疗及气体治疗协同治疗效果,并对肿瘤生长产生明显的抑制作用。最后,为拓展ICG的临床应用,并解决光疗无法有效实现抗菌感染的问题,本文开发了复合纳米载药体系用于实现协同抗菌。首先,选择木犀草素(Luteolin)为模型药物,利用SAS法制备ICG/Luteolin复合纳米颗粒(ICG/Luteolin NPs),采用全因子实验来研究各种工艺参数对ICG/Luteolin NPs的影响,最佳的制备条件为:CO2流速为40 g/min,压力为12 MPa,溶剂流速为0.5 mg/m L。随后,利用抗菌多糖壳聚糖(chitosan,CS)对其表面进行包裹,获得CS修饰的复合纳米颗粒(ICG/Luteolin-CS NPs),其显示出较高的包封率,其中ICG=99.1%±0.4%、Luteolin=97.3%±0.7%。体内外结果表明,在NIR激光的照射下,ICG/Luteolin-CS NPs展现出优异的抗菌性能(接近100%)、抗生物膜形成及抵抗生物膜效果,并具有良好的生物安全性。体内伤口感染实现表明,该协同抗菌体系可有效治疗金黄葡萄球菌伤口感染并加快了伤口愈合,8天内的创面愈合率达到87%。该复合纳米颗粒具有优异的抗菌、生物膜清除及促伤口愈合效果,为治疗皮肤细菌感染提供了一种具有前景的方法。综上所述,本论文成功地制备得到的ICG-PLO NPs、ICG/PTX-PLA-HA NPs、ICG/Luteolin-CS NPs复合纳米药物递送系统。不仅有效提高了ICG的体内外稳定性,并能结合了多种协同治疗方法用于高效抗菌及抗肿瘤,从而推动了ICG载药体系的发展,也为发展ICG的生物医学应用提出了新思路。
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