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乳腺癌是女性最常见恶性肿瘤之一,化疗在其治疗中发挥着重要作用。但由于化疗药物缺乏特异性,在杀伤肿瘤细胞同时,也会损害体内正常组织,限制了化疗的广泛应用。近年来,靶向药物递送系统(Targeted drug delivery system, TDDS)的发展为克服化疗缺陷性提供了有效途径。在 TDDS的研究中,寻求理想的药物载体和建立安全、有效的药物控释技术是研究的活跃领域。在以纳米技术为基础的多种药物载体中,乳酸/羟基乙酸共聚物(Poly lactic-co-glycolic acid,PLGA)纳米粒具备包裹疏水性或亲水性化疗药物及被动靶向和主动靶向肿瘤组织等多种优势,是具有广阔发展前景的药物载体之一。而在各种物理或化学控释技术中,超声是一种安全、有效、简便的药物控释方法,不仅可促进载体内药物释放,而且可提高肿瘤细胞对治疗的敏感性。超声靶向微泡爆破( Ultrasound-targeted microbubble destruction, UTMD)已成为一种极具潜力的化疗药物递送系统。 基于 PLGA纳米粒在化疗药物载体中的优势及超声在药物控释中的潜力,本课题制备一种携紫杉醇和 Herceptin纳米超声造影剂(Pac-UCAs-HER),使其具备靶向PLGA纳米粒和PLGA超声造影剂双重特性,并将其用于超声介导乳腺癌的体外靶向化疗,为乳腺癌治疗提供了一种安全、有效的新型靶向化疗系统。本课题主要进行三部分的研究。 第一部分携紫杉醇和Herceptin纳米超声造影剂的制备及性质检测 目的:制备携紫杉醇和 Herceptin纳米超声造影剂(Pac-UCAs-HER),并对其基本性质进行检测。 方法:以高分子聚合物PLGA-COOH为成膜材料,采用双乳化法制备包裹紫杉醇的纳米级超声造影剂(Pac-UCAs);然后通过碳二亚胺化学连接法将 Herceptin共价连接于 Pac-UCAs表面,制备Pac-UCAs-HER。分别在光学显微镜和扫描电子显微镜下观察造影剂形态;采用激光测径仪检测造影剂粒径和分布;用表面电位仪检测其zeta电位;用高效液相色谱法检测造影剂内紫杉醇包封率、载药量;采用免疫荧光法,通过观察激光共聚焦显微镜下Alexa Fluor647羊抗人IgG与Pac-UCAs-HER的结合情况来检测Herceptin和Pac-UCAs的靶向连接;体外超声显影检测Pac-UCAs-HER的声学特性。 结果: Pac-UCAs-HER在光镜和扫描电镜下显示其分散度好,分布均匀,形态呈球形;造影剂粒径为(733.4±30.7)nm;zeta电位为(21.3±0.9)mV;紫杉醇包封率为(65.08±2.31)%;载药量为(6.51±0.23)%。与Pac-UCAs比较,两种造影剂粒径和包封率、载药量差异无统计学意义(P>0.05),zeta电位差异有统计学意义(P<0.05)。激光共聚焦显微镜下,在Pac-UCAs-HER表面可见Alexa Fluor647羊抗人IgG发出的红色荧光。体外超声显影显示造影剂回声增强,呈细小均匀高回声。 结论:通过双乳化法可将紫杉醇包裹入PLGA-COOH纳米超声造影剂,采用碳二亚胺法可将Herceptin共价连接于造影剂表面,制备出携紫杉醇和 Herceptin纳米超声造影剂。连接 Herceptin后对造影剂基本物理性质无明显影响。 第二部分超声辐照携紫杉醇和Herceptin造影剂靶向治疗乳腺癌的体外实验研究 目的: 1探索超声辐照对Pac-UCAs-HER体外释药的影响。 2探讨超声辐照对MCF-7乳腺癌细胞吸收Pac-UCAs-HER的影响。 3研究超声辐照Pac-UCAs-HER对MCF-7细胞的毒性作用。 方法: 1采用高效液相色谱法检测 Pac-UCAs-HER在体外不同时间点紫杉醇累积释药率,分析该造影剂体外释药特性。然后用频率为1 MHz,强度分别为0.3 W/cm2、0.5 W/cm2、1.0 W/cm2、2.0 W/cm2,作用时间分别为30 s、60 s的超声辐照Pac-UCAs-HER,检测不同强度和不同时间超声作用后 Pac-UCAs-HER内紫杉醇释放率。光镜和扫描电镜检测超声辐照后造影剂基本形态;免疫荧光法在共聚焦显微镜下观察超声辐照后造影剂上Herceptin的靶向连接和活性;体外超声显影观察超声作用后造影剂的声学特性。 2用DiI对Pac-UCAs-HER进行荧光染色。将体外培养的MCF-7乳腺癌细胞分为2组:一组为Pac-UCAs-HER和MCF-7细胞共同孵育组;一组为 Pac-UCAs-HER和 MCF-7细胞共同孵育,并用频率为1 MHz,强度为0.4 W/cm2,作用时间为30 s的超声辐照组。2 h后,用DAPI对细胞核进行染色,在激光共聚焦显微镜下观察 MCF-7细胞对Pac-UCAs-HER的吸收情况。 3将体外培养的MCF-7细胞随机分别5组:A组为对照组;B组采用频率1 MHz,强度0.4 W/cm2的超声辐照,辐照时间为30 s;C组加入紫杉醇注射液,紫杉醇浓度15μg/ml;D组加入含相同紫杉醇浓度的 Pac-UCAs-HER溶液;E组加入含相同紫杉醇浓度的Pac-UCAs-HER溶液,并采用同B组相同能量和时间的超声辐照。24 h后,采用MTT法检测细胞活性;用流式细胞术检测细胞凋亡;用DAPI核染色观察细胞形态。 结果: 1 Pac-UCAs-HER体外释药呈缓释特性。不同强度(0.3 W/cm2、0.5 W/cm2、1.0 W/cm2、2.0 W/cm2)、不同时间(30 s、60 s)超声辐照后,可促进 Pac-UCAs-HER内紫杉醇释放。随着超声能量增加、辐照时间延长,药物释放率增加。不同强度、不同时间超声辐照后造影剂内紫杉醇释放率差异有统计学意义(P<0.05)。超声辐照后,造影剂仍呈球形,分布较均匀。共聚焦显微镜下,Pac-UCAs-HER表面仍可见较多Alexa Fluor647羊抗人IgG发出的红色荧光。体外超声显影观察其声学特性无明显变化。 2 Pac-UCAs-HER与MCF-7细胞共同孵育2 h后,超声辐照组在细胞周围及细胞内可见较多Pac-UCAs-HER;而无超声辐照组细胞周围可见较多造影剂,细胞内见少量Pac-UCAs-HER。 3对MCF-7细胞的细胞毒性作用结果显示,A、B、C、D、E各组细胞活性分别为:100%、98%、55%、64%、41%,超声辐照Pac-UCAs-HER组细胞活性可显著降低。流式细胞术结果显示超声辐照Pac-UCAs-HER组细胞凋亡明显增多。仅超声辐照组和对照组细胞凋亡率差异无统计学意义,余各组差异有统计学意义(P<0.05)。DAPI核染色后,在共聚焦显微镜下各组细胞可见不同程度的细胞凋亡形态改变,以超声辐照Pac-UCAs-HER组较明显。 结论: 1 Pac-UCAs-HER在体外释药呈缓释特性。超声辐照可促进造影剂体外药物释放,且释放率随超声能量和作用时间增加而升高。一定强度和时间超声辐照后对造影剂基本性质无明显影响。 2超声辐照可促进MCF-7对Pac-UCAs-HER的吸收。 3超声辐照Pac-UCAs-HER后可增强对MCF-7细胞的毒性作用。