基于红细胞膜的仿生纳米载药系统抗乳腺癌的肺转移研究

来源 :中国科学院大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dengsanhua
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乳腺癌是严重危害我国女性生命健康的重大疾病,其中超过80%的乳腺癌患者的死亡都是由乳腺癌转移造成的。纳米输送载体因其小尺寸效应、表面效应,以及靶向输送和共输送等独特的性质和优势,有望在抗肿瘤转移方面取得突破。然而现有的纳米载体进入血液循环系统以后,容易引起网状内皮系统的识别,造成循环时间降低。此外,许多实体瘤部位存在有高间质流体压力屏障,阻碍纳米载体在肿瘤部位的跨血管渗透和蓄积。另一方面,对于转移性乳腺癌来说,肿瘤转移病灶数量多、体积小并在远端器官中高度分散,纳米粒很难利用EPR效应靶向转移灶实现药物递送。因此,利用纳米技术的药物输送载体抗肿瘤转移依然面临严峻挑战。  本文利用仿生学、细胞生物学、药剂学、高分子材料学、肿瘤学等手段,利用天然红细胞的长循环特性,将红细胞膜包覆于合成纳米粒的表面,构建长循环的红细胞膜仿生纳米粒(RVPNs),并联合肿瘤渗透肽iRGD,初步评价其抗乳腺痛转移的化疗药物输送效果;在此基础上,将光疗引入纳米载体的构建中,对RVPNs进行进一步优化,构建了光刺激响应性的多功能红细胞膜载药系统PTX-PN@DiR-RV,将光疗与化疗相结合,考察其抗乳腺癌原位瘤生长和转移灶生成的潜在应用价值。  首先,通过低渗法提取红细胞膜,同时构建载化疗药紫杉醇(PTX)的聚己内酯(PCL)自组装聚合物纳米粒(PNs),将两者以质量比1∶1挤出制备红细胞膜包覆的仿生纳米粒RVPNs。得到的纳米粒具有明显的核-壳结构,圆整均一,粒径150nm左右,电荷-16mV左右,RVPNs载药量为4.0%,包封率95.7%,且在模拟生理条件下,纳米粒呈现缓释的特性。RVPNs表面的红细胞膜蛋白在制备过程中基本都被保留下来,可以帮助RVPNs显著降低巨噬细胞RAW264.7的摄取。红细胞膜的包覆可以显著提高内核PNs在体内的循环时间,RVPNs体内半衰期长达32.8h。iRGD的联合给药不会影响纳米粒的循环时间。RVPNs与iRGD的联用使得RVPNs/iRGD在原位瘤部位以及转移灶部位的蓄积远高于单独给予RVPNs或者PNs以及PNs/iRGD。红细胞膜的包覆可以提高内核PNs在远端肺转移灶部位的蓄积。在4T1原位瘤肺转移模型中,RVPNs/iRGD对原位瘤和肺转移灶的抑制率达到91.5%和94.8%。给药周期内,小鼠的主要组织器官未见病理损伤或炎症,相关血液参数与生理盐水组没有显著性差异,表明制剂具有良好的生物安全性。  为了进一步提高红细胞膜仿生纳米粒在肿瘤部位的特异性蓄积,实现药物在肿瘤部位的可控式释放,本文利用光疗产生的热能可以破坏细胞膜这一特点,将一种用于细胞膜示踪的光敏剂DiR嵌入外壳的红细胞膜中,同时在聚己内酯聚合物纳米粒内核中杂化了温敏性磷脂DPPC,构建共输送DiR和PTX的近红外激光刺激响应性的红细胞膜仿生纳米粒PTX-PN@DiR-RV。得到的纳米粒具有明显的核-壳结构,圆整均一,粒径150nm左右,电荷-14mV左右,对PTX的载药量为4.1%,包封率96.8%,对DiR的载药量为10.1%,包封率为98.4%。在波长808nm的激光照射下,PTX-PN@DiR-RV可以介导明显的光热效应,显著高于游离DiR的水分散液,升温曲线具有DiR浓度依赖性。激光的刺激可以使得纳米粒结构发生解体,并导致PTX释放量显著提高。此外,激光的刺激可以显著增强4T1细胞对PTX-PN@DiR-RV的摄取,且光疗与化疗相结合的方式通过促进PTX突释,对4T1细胞的抑制具有协同增效作用。红细胞膜的包覆可以显著提高DiR在体内的循环时间,DiR在近红外波段的荧光使得PTX-PN@DiR-RV可以用于体内示踪以及肿瘤成像。PTX-PN@DiR-RV在激光的刺激下,可以获得肿瘤部位的PTX响应性释放以及纳米粒在肿瘤部位的显著蓄积。PTX-PN@DiR-RV+L可以将光化疗的协同作用,光热响应性的肿瘤药物蓄积和释放结合起来,对肺转移灶的抑制率由原先的75.2%提高至98.6%,给药周期结束后主要组织器官没有明显病理变化,具有较好的生物安全性,为抗乳腺癌转移提供了一个新的思路。  以上结果表明,基于红细胞膜的仿生纳米载药系统具有良好的长循环特性以及生物相容性,通过对细胞膜或内核进行修饰,可以获得多种智能化递药的性质,在抗乳腺癌转移的治疗以及肿瘤个性化治疗方面,具有良好的应用前景。
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