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肿瘤一直是严重威胁人类生命健康的重大疾病之一。在肿瘤治疗过程中,影响肿瘤治疗成功与否的一个关键因素在于抗癌药物能否在肿瘤细胞中达到有效的蓄积浓度,从而使抗癌药物达到抑制癌瘤细胞的生长甚至杀灭癌细胞的目的。随着纳米技术的不断发展及大量新型纳米材料的出现,一些功能化纳米材料已经被用作药物传输载体并显示出极大的优势。在本论文的研究工作中,我们对功能化镍纳米粒子、氧化锌纳米粒子、磁性四氧化三铁纳米粒子以及胶体金纳米粒子对不同肿瘤细胞的作用进行了研究,并探讨了在有功能化纳米粒子存在的情况下靶癌细胞对抗癌药物吸收的影响。
本论文的主要研究内容如下:
1.利用电化学沉积法制备了表面带有正电荷四庚基铵基团的功能化Ni纳米粒子,并在体外通过原子力显微镜(AFM)、扫描电子显微镜(SEM)、3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴盐(MTT)、流式细胞术以及DNA琼脂糖凝胶电泳等方法探讨了它对人白血病细胞株K562的影响;同时,利用荧光显微镜、电化学方法、MTT法及实时细胞电子分析系统(RT-CES)研究和探讨了功能化Ni纳米粒子对白血病细胞K562、肝癌细胞SMMC-7721吸收抗癌药物槲皮素以及柔红霉素的影响。研究结果表明,功能化Ni纳米粒子在高浓度时可对K562细胞产生细胞毒性作用,诱导K562白血病细胞产生凋亡和坏死,而在低浓度时对K562细胞几乎没有影响:功能化Ni纳米粒子可以改变靶细胞膜的结构,增强其通透性,有助于外界分子进入到靶细胞内。功能化Ni纳米粒子可明显促进白血病细胞K562、肝癌细胞SMMC-7721吸收槲皮素,增加抗癌药物槲皮素在肿瘤细胞中的蓄积,提高抗癌药物对肿瘤细胞的增殖抑制能力;此外,功能化Ni纳米粒子可以有效促进白血病细胞吸收柔红霉素,显著提高柔红霉素在白血病细胞K562中的有效浓度,从而增强抗癌药物柔红霉素的细胞毒性,抑制白血病细胞的体外增殖。
2.使用生物学MTT方法以及RT-CES作为研究手段,探讨了不同尺寸的带有氨基聚硅氧烷基团的ZnO纳米粒子在紫外线照射条件下对人肝癌细胞SMMC-7721体外增殖的影响,利用荧光显微镜、紫外-可见光光谱、电化学分析以及MTT等手段探讨了不同尺寸的ZnO纳米粒子对敏感白血病细胞K562以及耐药白血病细胞K562/A02吸收抗癌药物柔红霉素的影响;同时,我们也探讨了在紫外线照射条件下不同尺寸的ZnO纳米粒子联合柔红霉素对敏感与耐药两种白血病细胞的细胞毒抑制作用。研究结果表明,不同尺寸的ZnO纳米粒子体外均可以明显抑制人肝癌细胞SMMC-7721的增殖,并呈剂量依赖性;紫外线的照射增强了ZnO纳米粒子对肝癌细胞的杀伤作用;不同尺寸的ZnO纳米粒子可以明显提高敏感及耐药白血病细胞吸收柔红霉素、增加药物在靶肿瘤细胞中的蓄积、有效增强药物对靶细胞的细胞毒性;不同尺寸的ZnO纳米粒子及柔红霉素对两种白血病细胞的增殖均有抑制作用,紫外线的照射增强了ZnO纳米粒子对靶细胞的抑制作用,表明ZnO纳米粒子在紫外线的照射情况下对肿瘤细胞的增殖抑制有明显的协同增强作用。
3.采用电化学方法和静态接触角方法研究了功能化胶体金纳米粒子对敏感及耐药白血病细胞表面电化学性质及细胞溶液亲/疏水性行为的影响;此外,应用生物学MTT方法进一步研究了金纳米粒子和四氧化三铁纳米粒子对白血病细胞吸收抗癌药物三氧化二砷的影响,并对其克服耐药细胞的耐药性作用机理作了初步探讨。结果发现,功能化胶体金纳米粒子可以极大降低两种白血病细胞表面电活性物质的峰电流,增加细胞溶液的疏水性,导致细胞表面结构的改变,这种结构的改变可能会增强细胞膜的通透性,从而容易使外界药物分子进入到靶细胞内,增加细胞内的药物浓度;对耐药白血病细胞而言,细胞膜结构的改变可能会破坏P-gp耐药蛋白的功能,使细胞膜上的P-gp失去泵出细胞内药物分子的能力,从而增加抗癌药物在白血病耐药细胞中的蓄积,提高抗癌药物对靶癌细胞的细胞毒抑制能力。