随着核能与辐射技术在工业、医学、军事及食品等各领域的广泛应用,各种核事故时有发生,如核反应堆事故、放射源丢失及肿瘤放疗事故等。此外,当前世界范围内的放射性“脏弹”等恐怖袭击对人们的生命安全造成了极大的威胁。大剂量电离辐射对全身及各组织器官均可造成严重的放射性损伤,最终导致各种放射病如急性骨髓型放射病(1-10 Gy)、急性肠型放射病(10-50 Gy)和急性脑型放射病(>50 Gy),具体表现为贫血、感染和出血等并发症,这些放射病较难治愈,因此引起了医学界的广泛关注。为了能够更好地应对核与辐射突发事件、核恐怖及放射诊疗中的辐射危害,深入开展辐射防护和救治的基础研究具有十分重要的意义。电离辐射首先直接作用于水,使水分子产生一系列高活性氧物质,如氢氧自由基、氢气和过氧化氢等。水的辐射降解产物可以作用于生物大分子,引起其物理和化学变化。人体内含有约70%的水,因此人体在受到辐照时会产生大量的高活性氧自由基,活性氧响应的载体达到这类环境之后可以智能地将其包载的辐射防护药物释放出来。如此,大大减轻了身体及器官受到自由基攻击产生的损伤,起到高效的辐射防护作用。另外,使用红细胞膜作为载体可以避免辐射防护药物被网状内皮系统清除,因此药物可以在体内实现长循环,同时加入靶向性配体后可提高药物精准地到达作用部位。本论文拟采用活性氧响应的聚合物载体和红细胞膜纳米载体输送具有辐射防护效果的药物,研究其对于药物靶向性输送及增强辐射防护效果的作用,并对其作用机制进行初步探索。本论文的具体研究如下:(1)活性氧响应性壳聚糖基纳米载体包载PprI蛋白用于辐射防护研究通过PEG-CP5K-NHS与壳聚糖(Chitosan,CS)的反应制备了CS-CP5K-PEG。该接枝共聚物可以在PBS中自组装形成具有较窄尺寸分布的核壳结构,由于CP5K多肽的连接而显示出良好的活性氧响应性。CS-CP5K-PEG与PprI蛋白混合后在PBS溶液中透析,通过正负电荷相互作用组装之后的CS(PprI)-CP5K-PEG(EE=27.81±5.15%)的粒径与单纯载体相比有一定程度的增大。CS-CP5K-PEG可以保护PprI蛋白免受溶菌酶的酶解、改善其生物相容性和降低PprI蛋白的细胞毒性。重要的是,与单纯的PprI蛋白(>8μg m L-1)相比,使用聚合物载体显著提高了经过6 Gy X射线辐射后的细胞活性。体内实验表明,CS(PprI)-CP5K-PEG可以提高受辐射C57BL/6小鼠的总生存率,并且对血液系统具有良好的保护作用。该研究适用于活性氧敏感纳米载体递送其他辐射防护剂,为实现高效的辐射防护提供新的方法。(2)红细胞膜包裹的二氧化铈和铜纳米粒子用于放射治疗和辐射防护研究首先从C57小鼠体内提取新鲜血液,采用低渗溶液处理获得红细胞膜,最终通过机械力挤压方法获得100 nm左右的两亲性红细胞膜囊泡。将FA-PEG2000-DSPE通过亲疏水相互作用插入红细胞膜,获得叶酸靶向的红细胞膜囊泡(FA-RBC)。将FA-RBC与铜(Cu)纳米粒子超声2 min混合,再使用挤压器通过100 nm的滤膜反复挤压,获得叶酸靶向红细胞膜包裹的铜纳米粒子(FA-RBC-Cu)。红细胞膜包裹的二氧化铈(RBC-Ce O2)的获得与此过程类似。动态光散射仪(DLS)实验表明最终获得的纳米囊泡包裹的纳米粒子的粒径在215 nm左右,比原始纳米粒子多了8 nm左右,与报道的红细胞膜的厚度大致相同,表明纳米载药颗粒的成功合成。经过红细胞膜包裹后的纳米粒子毒性降低,在人脐静脉内皮细胞内获得了良好的辐射防护效果,在人胰腺癌细胞中获得了增强的辐射增敏效果。该研究表明红细胞膜包裹的二氧化铈和铜纳米药物颗粒在放射治疗和辐射防护方面具有良好的应用前景。