论文部分内容阅读
纳米医学的出现为各种疾病的治疗提供了空前的发展机会,包括癌症。纳米粒子是纳米医学中最重要的组成成分之一,其独特的性质如体表面积比大、体积小使其可装载各种药物,并可结合小分子DNA、RNA、蛋白质等用以修饰表面化学特性。纳米粒子可调节的大小、形状和表面性质还可使其具有高稳定性、亲水性等优异物理性质。肿瘤靶向性能是纳米粒子的重要性能之一,主要通过表面修饰靶向配体或抗体,使其在体内复杂的生理环境下导航至肿瘤部位,增加细胞内转运,同时持续释放荷载药物。这些优势使纳米粒子对肿瘤治疗效果显著优于传统治疗方式,并成为一种潜在的肿瘤新的治疗方式。本论文围绕构筑高靶向纳米平台对乳腺癌光热治疗联合化疗效果开展了系统性的研究,主要包括以下三个方面的工作:一、基于纳米尺度天然靶向的柔性白蛋白包埋二硫化钼中空胶囊的构建和体外性能研究纳米材料介导的纳米医学为肿瘤诊断和治疗提供了多模态成像、多治疗手段联合的方法。人血清白蛋白（HSA）是人体内生性蛋白,具有无免疫原性、血液循环时间长、肿瘤受体靶向等优点,是纳米医学用于肿瘤诊治的理想材料。本部分研究通过硬核辅助的层层组装的方法,成功合成了二硫化钼（Mo S2）包埋的柔性中空白蛋白纳米胶囊（Mo S2/HSA）治疗平台。首先,将300 nm无孔硅通过静电作用吸附Mo S2,随后在聚乙酰亚胺和戊二醛交联剂作用下组装一层HSA,最后刻蚀硅模板形成稳定的Mo S2/HSA白蛋白胶囊,成功构建了Mo S2包埋的HSA柔性中空白蛋白纳米胶囊治疗平台。该Mo S2/HSA白蛋白胶囊由于具有均一的尺寸（280 nm）、大的空腔结构、低杨氏模量（EY,222±20 MPa）、极好的光热转化效能,以及高药物（DOX）装载量（27 wt%）（Mo S2/HSA-DOX）。体外和体内实验均证实Mo S2/HSA白蛋白胶囊的生物相容性佳,并可与肿瘤细胞表面高表达的gp60受体相互作用而显著增强细胞摄取。在中性溶液条件下,DOX的释放量仅为5.9%,在酸性环境（p H 4.0）以及近红外激光照射（2 W/cm~2）下,柔性Mo S2/HSA-DOX白蛋白胶囊释放DOX量为48.2%,这种酸性条件和激光照射下响应性释放药物的能力使得柔性Mo S2/HSA-DOX白蛋白胶囊可高效发挥化学治疗效果。在近红外激光照射10 min（2 W/cm~2）后,Mo S2（100μg）将光能转化为热能,升温至68.7℃,可有效发挥光热治疗效果杀灭肿瘤细胞。在细胞水平上该柔性Mo S2/HSA-DOX白蛋白胶囊协同发挥光热治疗和化疗效果,使得肿瘤细胞的存活率仅为12.3%。该柔性Mo S2/HSA-DOX白蛋白胶囊有望在动物体内高效地发挥光热治疗和化疗效果的协同抑制肿瘤生长的效果。二、基于纳米尺度天然靶向的柔性白蛋白包埋二硫化钼中空胶囊的肿瘤靶向性和协同光热治疗和化疗抗肿瘤的实验研究由硬核辅助的层层组装的方法合成的柔性Mo S2/HSA白蛋白胶囊,该柔性Mo S2/HSA胶囊具有长血液循环时间,其血液半衰期为9.2 h,血液滞留时间为170.9 h,血液滞留曲线下面积为109 mg/m L*h,血浆清除率为0.18 m L/h*kg。在裸鼠乳腺癌移植瘤模型显示该柔性Mo S2/HSA白蛋白胶囊较质地坚硬的纳米颗粒在肿瘤内累积量显著增高（27%）。在肿瘤弱酸性环境以及近红外激光照射下,柔性Mo S2/HSA-DOX白蛋白胶囊可大量释放DOX发挥化疗效果。同时在近红外激光照射下,Mo S2将光能转化为热能,发挥光热治疗效果。在乳腺癌移植瘤模型中,柔性Mo S2/HSA-DOX白蛋白胶囊高效地发挥光热转化效能和化疗效果抑制肿瘤生长。Mo S2/HSA白蛋白胶囊是一种新型的柔性纳米治疗平台,为纳米颗粒的弹性硬度在肿瘤靶向和治疗提供了新的视角和方向,同时也为乳腺癌的高靶向联合治疗提供了有力的支持和证据。三、高靶向金棒-双硫仑复合物协同光热治疗和化疗抗肿瘤的实验研究本部分合成了双硫仑-金棒配位化合物（Au-DSF）介导的高肿瘤靶向的联合治疗纳米平台。通过在纳米金棒表面修饰巯基聚乙二醇形成（Au-PEG）,确保材料具有良好的分散性。随后在Au-PEG表面通过金-硫键配位键形成Au-DSF。该Au-DSF配位复合物具有均一的长度（粒径约70 nm）、高光热转化效能、高药物装载效能（23.2%）、以及谷胱甘肽、酸性、激光响应性释放能力。此外,Au-DSF配位复合物可通过与肿瘤部位高浓度的铜离子结合形成DSF/Cu螯合物,从而增加肿瘤细胞摄取实现高靶向能力。本研究体外实验证实Au-DSF配位复合物具有高效的肿瘤靶向特性,使细胞对其摄取显著增加。此外,Au-DSF配位复合物与肿瘤细胞共孵育24小时后,细胞内生成单线态氧（ROS）,且其生成量显著增加,过量生成的ROS诱导大量肿瘤细胞发生凋亡,故Au-DSF配位复合物可通过产生过量ROS发挥化疗效果。此外,在激光照射下,Au-DSF配位复合物可将吸收的光能转化为热能造成局部升温发挥光热治疗效果。体外细胞实验结果显示,经Au-DSF配位复合物孵育和激光照射下,细胞存活率仅为2.3%,表明Au-DSF配位复合物联合激光照射可实现化疗协同光热治疗显著杀灭肿瘤细胞的效果。体内实验表明Au-DSF配位复合物具有长血液循环特性,其血液半衰期为8.0 h,血液滞留时间为28.4 h,血液滞留曲线下面积为36.8mg/m L*h,血浆清除率为0.5 m L/h*kg。在乳腺癌移植瘤模型中,Au-DSF配位复合物的肿瘤累积量为12.0%,表明Au-DSF配位复合物可与肿瘤内部高浓度的铜离子结合从而实现高肿瘤渗透效应。在乳腺癌裸鼠模型实验中,Au-DSF配位复合物与激光照射联合可实现协同治疗肿瘤的效果。超声增强造影结果显示Au-DSF配位复合物组肿瘤无增强,超声弹性成像结果显示Au-DSF配位复合物肿瘤质地软,H＆E染色显示肿瘤发生大片坏死,TUNEL染色结果显示大部分肿瘤细胞凋亡,CD34染色结果显示肿瘤微血管密度显著下降。该高靶向纳米治疗平台为纳米医学在肿瘤的治疗中提供了一定的优势,也为多靶向、多药联合和协同治疗向临床转化提供了重要的基础。