功能化凝胶多糖纳米体系的构建及其在肿瘤治疗中的应用

来源 :内蒙古大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yysky99
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癌症是当前人类致死的主要原因之一,传统治疗方法虽取得了一定的疗效,但肿瘤发展的多样性及传统疗法存在的副作用仍然阻碍着癌症的治疗。因此,开发新型药物及安全高效的治疗手段以克服传统治疗缺陷的需求极为迫切。而纳米技术的蓬勃发展为肿瘤精准治疗带来了更好的解决方案,许多纳米材料被成功应用于肿瘤治疗,相应的新型治疗方法也展现出良好的发展前景。本论文的工作以天然凝胶多糖为基础,安全、精准、高效治疗为目的,结合肿瘤微环境的特征,构建了多种纳米平台用于肿瘤基因治疗,多药协同治疗及免疫治疗等,具体的研究内容如下:(1)RNA干扰(RNAi)是一种有效调节原癌基因从而治疗肿瘤的技术手段。而裸siRNA进入体内很快会在血浆中降解并迅速从体内清除,同时产生的降解产物也可能具有免疫原性。因此siRNA用于临床应用的首要难题是如何将治疗性siRNA安全有效地输送至靶细胞。针对现存的问题,我们构建了靶向递送平台(CTL-PEG-FA),通过click反应将凝胶多糖与赖氨酸分支三肽接枝,然后用聚乙二醇(PEG)连接的叶酸(FA)进行修饰。CTL-PEG-FA可以在低氮磷比下有效结合siRNA,并通过叶酸介导的受体内吞作用和电荷相互作用进入细胞,有效提高人肝癌细胞(HepG2)对于siRNA的摄取。Bcl-2 siRNA进入细胞下调Bcl-2蛋白后,通过凋亡机制引起肿瘤细胞的严重损伤。这种方法通过高效的click反应解决了基因载体设计中功能化修饰和负载能力相矛盾的难题,同时CTL-PEG-FA具有良好的生物相容性和靶向性,保证了治疗的安全性和精准性,为凝胶多糖生物材料的开发及RNAi疗法的发展提供了研究基础。(2)多种药物联合使用是平衡药物活性和副作用的一种常用手段,同时,药物递送系统的使用也增强了药物递送的特异性。二氧化硅纳米粒子因形貌多样、比表面积大、结构稳定、安全性高而备受关注。利用不同的有机/无机分子对其表面进行修饰或附着,在多功能纳米结构的设计合成中拥有很好的前景。因此,本部分工作设计合成了凝胶多糖包覆型可降解二氧化硅杂化载体用于光敏剂(Ce6)、阿霉素(Dox)和厄罗替尼(Erl)的递送(Ce6-Dox@TS@Erl/CurDMMA,缩写为CDS@EC)。分别在凝胶多糖和二氧化硅中引入p H响应的酰胺键和单线态氧响应的缩硫酮单元,实现双响应条件下Erl和Dox的双药时序性释放。CDS@EC在治疗过程中分为三阶段,首先粒子表面呈现负电荷能够在体液中稳定存在,保证循环的稳定性;其次肿瘤区域的微酸性能够触发凝胶多糖电荷反转从而释放Erl,激活caspase8通路;最后在650 nm激光照射下,Ce6产生单线态氧破坏缩硫酮单元实现Dox的释放,完成双药的协同治疗。此设计能够利用内源性和外源性刺激精准控制药物的释放和时间间隔,最大程度实现药物的协同作用。(3)肿瘤免疫治疗中,M2型肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)向M1型极化对恢复机体抗肿瘤免疫活性具有重要意义。考虑到线粒体与肿瘤细胞凋亡的特殊关系,基于促进细胞凋亡和激活免疫的协同效应来治疗肿瘤是一种新的策略。本部分工作合成了一系列pH响应的凝胶多糖纳米颗粒(CP NPs),旨在引起线粒体损伤进而导致细胞凋亡,同时重构肿瘤免疫微环境。酸性条件下CP分子中的亚胺键断裂,PEG链脱除,正电荷暴露后靶向线粒体,引起细胞线粒体膜电位下降,膜通透性增加,最终通过线粒体损伤从而诱导4T1细胞凋亡。同时,CP40具有促进TAMs向M1表型极化的能力,能够增加肿瘤环境中炎性因子的释放。利用transwell系统体外模拟肿瘤环境发现,4T1细胞、M2 TAMs和CP40 NPs共培养时对肿瘤细胞的杀伤效果可达90%以上。CP40粒子合成简单,具有肿瘤细胞杀伤和免疫细胞激活的双重功能,验证了治疗与预后一体化纳米平台设计的合理性。
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