基于蛋白质模板的载顺铂/光敏剂纳米粒用于肿瘤联合治疗的研究

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恶性肿瘤是全球主要的死亡原因。常规肿瘤治疗方法的固有局限性促使纳米药物在更有效、更安全的肿瘤治疗中快速发展。然而在纳米药物的开发中,可控制和可重复的纳米药物合成、纳米载体材料生物相容性、安全性等问题还需解决。基于蛋白质模板法仿生合成的纳米药物递送系统具有合成简单、可控、生物相容性好的优点,是理想的纳米药物载体,可有效提高肿瘤治疗效果。两种或多种药物的联合治疗可促进不同药物之间的协同作用从而降低药物毒性和克服耐药性,在肿瘤治疗中有巨大的潜力。联合治疗和纳米药物递送在肿瘤治疗中显示出重大前景。本研究将化学疗法和光动力疗法(Photodynamic therapy,PDT)通过纳米给药系统联合,以实现协同抗肿瘤能力,从而改善肿瘤治疗效果。本文使用人血清白蛋白(Human serum albumin,HSA)作为药物递送载体,通过配位诱导的沉淀反应模拟白蛋白诱导无机离子生物矿化的原理,共同包载顺铂前体离子和光敏剂二氢卟吩e6(Chlorine 6,Ce6),制得Pt/Ce6@HSA纳米粒(Pt/Ce6@HSA NPs)。通过优化蛋白纳米粒的粒径、释药行为等理化特性,Pt/Ce6@HSA纳米粒可以有效被肿瘤细胞摄取,在低强度660 nm激光照射下,在肿瘤细胞内产生更多单线态氧,增强药物抗肿瘤活性并实现肿瘤的高效协同治疗。本文研究表明,基于蛋白仿生合成的联合疗法具有较大的潜力,可用于化学联合光动力疗法以达到有效的抗肿瘤效果。具体内容概述如下:第一章:简要阐述了肿瘤及其治疗方法。着重介绍了铂类配合物作为化疗药物和光敏剂及光动力治疗等新型肿瘤治疗手段,对化疗和光动力治疗的联合治疗进行了简要综述,然后介绍了白蛋白纳米药物载体的研究进展,进而提出本文的课题设计思路及研究内容。第二章:通过条件筛选和优化,制备合成了粒径合适的Pt/Ce6@HSA纳米粒,并对其进行结构和理化性质表征。实验结果表明,Pt/Ce6@HSA纳米粒透射电镜大小为4.9±1.0 nm,水合粒径30 nm左右,粒径均一、分散性良好;与游离药物相比,具有较优的稳定性及较好的单线态氧产生能力,纳米粒的单线态氧量子产率为游离Ce6的2倍;EDX、XPS结果证明铂以正二价形式存在于上述纳米粒;药物释放结果发现,与游离顺铂及Ce6相比,蛋白纳米粒48 h的累积释放显著小于游离药物,具有明显的缓释作用。第三章:考察了 Pt/Ce6@HSA纳米粒在细胞水平的抗肿瘤效应。通过细胞摄取、亚细胞定位实验、MTT实验、2’,7’-二氯荧光黄双乙酸盐(DCFH-DA)、吖啶橙(AO)、线粒体膜电位荧光探针(JC-1)等细胞染色实验、凋亡以及Western blot等实验考察了纳米粒对肿瘤细胞的杀伤作用和凋亡机理。实验结果表明,纳米粒通过网格蛋白介导的内吞作用有效进入细胞并主要分布在细胞溶酶体中;加上PDT效果后,细胞内单线态氧水平显著增加,能够破坏溶酶体膜,促进纳米粒进入细胞核中发挥化疗作用,增加细胞毒性作用,使IC50降至1.91 μmol·L-1,降低了 21.5倍;化疗联合光动力治疗时,线粒体膜电位下降明显,细胞凋亡增多,凋亡相关蛋白含量变化明显,证明所构建的纳米粒可有效进入肿瘤细胞,并通过化疗以及光动力治疗的协同效应显著提高顺铂和Ce6对肿瘤细胞的损伤作用。第四章:在细胞水平实验的基础上,进一步考察了 Pt/Ce6@HSA纳米粒在动物体内的抗肿瘤效果和安全性评价。主要通过药代动力学、组织分布、抑瘤、生化指标等实验考察。结果表明,与游离顺铂相比,纳米粒血液循环更长,消除半衰期时间为游离顺铂的7倍,AUC为顺铂的90倍;纳米粒在4T1皮下及原位肿瘤模型上均具有良好的肿瘤靶向性,静脉注射12 h后肿瘤部位铂的含量能够达到12 ID%g-1且Ce6能够在肿瘤部位有效产生单线态氧,从而通过化疗和光动力治疗的联合作用实现皮下肿瘤的完全消除,并有效抑制原位肿瘤转移;初步安全性结果表明,纳米粒纳米粒可以从组织内逐渐清除,与游离顺铂相比,Pt/Ce6@HSA纳米粒无明显肝肾损伤,具有更低的毒副作用。总之,利用蛋白质模板的仿生合成法构建了具有化疗和光动力治疗效果的纳米粒,提升药物治疗效果并能够有效降低药物毒性,显示出对肿瘤细胞的协同杀伤作用和抑制肿瘤生长的作用。
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