载羟基喜树碱针形纳米靶向给药系统的构建及性能评价

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对于影响纳米粒子细胞摄取因素的研究,人们已经做了非常多的工作,对包括载体材料、粒径、Zeta电位、表面修饰等在内的诸多因素都做了系统的研究。然而在这些研究工作中,所用的绝大多数都是球形纳米粒子,也就是说人们忽略了形状对纳米粒子细胞摄取的影响。近些年来,非球形纳米粒由于其异于球形粒子的优异性质,受到越来越多的关注,研究者也开始对非球形的纳米粒子的性质进行研究,已有大量实验证明,粒子的形状对其细胞摄取有着至关重要的影响,但是它们之间的这种关系还没有完全阐明。  10-羟基喜树碱(10-Hydroxycamptothecin,HCPT)是从我国特有的珙桐科旱莲属植物喜树中分离提纯出来的一种吲哚类的生物碱(即喜树碱)的衍生物,属纯天然广谱抗癌药,研究表明喜树碱及其衍生物可通过作用于DNA拓扑异构酶Ⅰ来抑制DNA复制、转录和有丝分裂,从而抑制恶性肿瘤的增殖。在自然界中,10-羟基喜树碱是以大尺寸棒状晶体的形式存在,也就是说,其本身就具有成为棒状纳米粒子的潜在可能。  本文以PEG-b-PLGA为药物载体,以10-羟基喜树碱为模型药物,采用超声反溶剂法制备出了纵横比较大的针状和棒状的纳米粒,并考察了制备条件对其形貌的影响,然后将两种粒子与本课题组之前制备的球形10-羟基喜树碱纳米粒子进行对比,考察了它们在体外细胞摄取及细胞毒性的差别,得出结论:针状纳米粒子最容易被细胞摄取。我们又通过改良反溶剂法,制备出了尺寸更小的,同时负载甲氨喋呤和10-羟基喜树碱的双载药纳米针,并对其体内和体外性质做了研究,结果如下:  (1)采用超声反溶剂法成功制备出了羟基喜树碱纳米针。进行了制备条件的优化实验。优化条件为采用丙酮作为溶剂,投料比为1∶1,超声功率为200 W,超声时间为3s,间隙3s,冰浴条件下反复150次。根据优化实验结果,对优化条件下制备的羟基喜树碱纳米针的粒径、Zeta电位、载药量、包封率、形貌、HCPT的存在状态进行分析。结果表明:羟基喜树碱纳米针为两端尖,中部略宽,长5μm,宽400 nm的针状结构,粒径分布较为均一,分散性较好,动态光散射分析其平均粒径为356.7 nm,多分散系数为0.063,zeta电位为-10.9 mV。羟基喜树碱纳米针的载药量为55.84%,包封率为90.32%,且缓释效果良好,在pH=7.4的缓冲溶液中,能够于400 h内缓慢的释放药物。  (2)体外细胞摄取及细胞毒性实验。体外细胞摄取实验表明,不管是三种癌细胞(HeLa细胞,MG-63细胞和MCF-7细胞)还是正常细胞(MC3T3-E1细胞),对针状纳米粒子的细胞摄取的速率最快,数量也最多,而对相同尺寸,相同纵横比的棒状纳米粒子则要小一些,而对尺寸只有150 nm的球状纳米粒子,其细胞摄取的速率和数量都是远远小于针状纳米粒的。对此可能的原因我们也做了探讨,这应该与细胞膜在细胞摄取过程中的运动有关,我们定义了一个角度Φ,代表细胞摄取过程中,包裹纳米粒子的细胞膜运动方向的角度,角度越小,越容易被摄取。体外细胞毒性实验表明,三种纳米粒子的细胞毒性也与其细胞摄取情况一样,都是针状纳米粒子>棒状纳米粒子>球状纳米粒子。  (3)PEG-b-PLGA-MTX复合物的制备。对载体材料PEG-b-PLGA进行了甲氨喋呤的修饰,通过酯化反应,将甲氨喋呤连接到PEG-b-PLGA上,对其进行了红外光谱的表征,证明了该聚合物-药物轭合物的成功合成。然后通过紫外分光光度法,计算出其甲氨喋呤在轭合物中的百分含量。  (4)双载药纳米针的制备。利用丙酮-乙醇混合溶液为溶剂,在小剂量条件下,将上述制备的聚合物-药物轭合物和10-羟基喜树碱制备成尺寸更小的双载药纳米针。并对该纳米针进行了性质的表征,结果表明:双载药纳米针同样为两端尖,中部略宽的针状结构,但其长度约1μm,宽约100 nm,粒径分布较为均一,分散性较好,动态光散射分析其平均粒径为102.6 nm,多分散系数为0.049,zeta电位为-19.3 mV,其羟基喜树碱的载药量为62.56%,包封率为92.43%,甲氨喋呤的载药量为2.03%。该双载药纳米针缓释效果良好,在pH=7.4的缓冲溶液中,能够于400 h内缓慢的释放两种药物。  (5)双载药纳米针的体外及体内性质。结果如下:体外细胞摄取实验表明,HeLa细胞对双载药纳米针的细胞摄取的速率和数量都要远远大于相同尺寸相同形貌的无甲氨喋呤修饰的羟基喜树碱纳米针,同时做了叶酸竞争性抑制试验,表明在叶酸存在条件下,双载药纳米针的细胞摄取明显下降,说明双载药纳米针是通过与叶酸受体的特异性结合介导的特异性吞噬进入细胞的。体外细胞毒性实验也得出类似结论,即双载药纳米针的细胞毒性更大。活体荧光成像结果表明双载药纳米针在肿瘤部位的药物浓度要高于单载药纳米针,小鼠抗肿瘤实验说明,双载药纳米针的体内抗癌效果要远远好于相同药物剂量下的市售制剂以及单载药纳米针制剂。
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