纳米材料在癌症治疗中的作用研究

论文摘要

第一部分光催化纳米富勒烯引起的细胞自噬及辅助化疗药物治疗癌症的研究PARTⅠNano-C60 Sensitizes Chemotherapeutic Killing OfCancer Cells Through Autophagy Modulation癌症化疗疗效差的主要原因之一是化疗药物对于肿瘤细胞杀伤效率低以及肿瘤细胞易产生耐药性。细胞自噬是一个与溶酶体相关的细胞内降解过程,这一过程在进化上是保守的,并且影响着肿瘤细胞对于化疗的反应。已有研究证明富勒烯C60可以产生静态的自噬特征,但是到目前为止人们还没有对这一过程进行具体的研究。在第一部分中我们发现将富勒烯C60稳定地分散于水中所得到的纳米C60晶体可以引起异常的细胞自噬。这种伴随着自噬体增加和自噬循环减少的异常型自噬,受光照刺激后有所增强,并且该反应依赖于自由基。能引起细胞自噬剂量的纳米C60不会引起细胞死亡,但能增强化疗药物杀死癌细胞（包括耐药性癌细胞）的效应,且这一过程需要Atg5这个自噬必须基因的参与。我们的实验结果首次提出了纳米-C60具有通过调节自噬过程来提高化疗药物的疗效、降低癌细胞的耐药性这一新的生物学功能,提示纳米-C60具有成为化疗药物佐剂的潜在应用价值。第二部分聚酰胺-胺树枝形分子在癌症靶向和药物载体中的应用PARTⅡApplications Of Poly（amidoamine） Dendrimers As CancerTargeting Device And Drug Carriers聚酰胺-胺（PAMAM）树枝形分子是具有树的结构的人工合成大分子。这类分子具有大量的表面官能团,相对疏水的内部空腔,独特的球形几何外观,可控的尺寸和分子量,以及卓越的单分散性。Star-burst树枝形分子正成为优越的载体靶向给药平台。这部分论文中,我们主要研究了PAMAM树枝形分子在癌症靶向和药物载体中的应用以及PAMAM树枝形分子和药物的相互作用。这部分论文分为四章。第一章对树枝形分子及其在生物医学中的应用进行了概述,尤其是对PAMAM树枝形分子。第二章合成了基于PAMAM树枝形分子和生物素的癌症靶向载体。并通过流式细胞仪和激光共聚焦显微镜等技术探讨了聚合物在细胞水平的靶向能力及靶向机理。结果发现这类基于树枝形分子与生物素的高分子载体具有很好的靶向能力,这种靶向作用具有剂量依赖性,孵育时间依赖性,能量依赖性,高度的选择性,而且能够被生物素特异性抑制。这类高分子载体具有卓越的生物兼容性,能够作为一个有潜力的纳米载体平台应用于临床诊断与治疗中。第三章我们报到了PAMAM树枝形分子负载抗白血病药物6-巯基嘌呤的包裹效率。常规化学疗法中通常面临一个问题是这种细胞毒性药剂的水溶性很低。大分子载体系统可以被用来提高这些这些药物的溶解度。其中被称为树枝形分子的具有高度分支的球形聚合物大分子载体从中脱颖而出。我们的研究发现氨基末端的PAMAM树枝形分子能包裹难溶性抗白血病药6-巯基嘌呤并增加其水溶性。在碱性条件下（pH 10）,药物的包裹效率最高,然而,在酸性环境下,药物的包裹效率有所降低;盐离子浓度对包裹效率基本没有影响。第四章研究了PAMAM树枝形分子与非甾体抗炎药保泰松的相互作用。溶解度结果表明,PAMAM树枝形大分子大大提高了保泰松在水中的溶解度,且增溶作用受树状分子浓度、代数、表面官能团以及pH值的很大影响。二维NOE谱清楚地表明,保泰松的质子和第三代以及第六代树枝状分子内腔的质子由于NOE效应相互作用产生了许多种交叉峰。溶解度、二维NOE和等温滴定量热法的分析结果说明,包裹作用和静电相互作用共同造成保泰松的溶解度提高。二维核磁和等温滴定量热技术是研究树枝状大分子与其被包裹的客体分子之间相互作用的非常有用的工具。

论文目录

• 第一部分 光催化纳米富勒烯引起的细胞自噬及辅助化疗药物治疗癌症的研究
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 细胞自噬的概述
• 1.1.1 细胞自噬的研究历史
• 1.1.2 细胞自噬的分类
• 1.2 细胞自噬的发生与检测
• 1.2.1 细胞自噬的发生
• 1.2.2 细胞自噬的检测方法
• 1.3 细胞自噬的分子机制及调控
• 1.3.1 细胞自噬发生过程的分子机制
• 1.3.2 细胞自噬的调控
• 1.3.2.1 正调控
• 1.3.2.2 负调控
• 1.4 细胞自噬的生理学和病理学意义
• 1.4.1 细胞自噬与细胞死亡
• 1.4.2 细胞自噬与癌症
• 1.4.3 细胞自噬与神经退行性疾病
• 1.4.4 细胞自噬与病原体感染
• 1.5 富勒烯C60
• 1.5.1 富勒烯C60的概述
• 1.5.2 富勒烯C60在生物医药领域中的应用
• 第2章 实验方法和结果
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料和方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 细胞培养
• 2.2.3 原代MEF细胞的分离和培养
• 2.2.4 纳米-C60的制备与鉴定
• 2.2.5 GFP-LC3荧光点状聚集分析
• 2.2.6 自噬标记物染色实验
• 2.2.7 活性氧检测
• 2.2.8 光照敏感性分析
• 2.2.9 细胞死亡测定
• 2.2.10 透射电子显微镜观察法
• 2.2.11 SiRNA转染
• 2.2.12 线粒体跨膜电位检测
• 2.2.13 数据分析
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 纳米-C60可以诱导HeLa细胞发生自噬
• 2.3.1.1 纳米-C60的合成和鉴定
• 2.3.1.2 纳米-C60诱导HeLa细胞发生自噬
• 2.3.2 纳米-C60引起的细胞自噬是活性氧自由基（ROS）依赖的,并且具有光催化的增强效应
• 2.3.3 纳米-C60可以增强癌细胞对化疗药物的敏感作用
• 2.3.4 细胞自噬对于纳米-C60的化疗增敏效应的必要性
• 2.3.5 纳米-C60诱导的细胞自噬是使自噬循环通路不能有效进行的损伤性细胞自噬
• 2.3.6 纳米-C60诱导损伤性的细胞自噬并在自噬过程中发挥着双重的作用
• 2.4 本章小结
• 第二部分 聚酰胺-胺树枝形分子在癌症靶向和药物载体中的应用
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第1章 文献综述
• 1.1 树枝形分子的基本概念
• 1.1.1 树枝形分子的概述
• 1.1.2 树枝形分子的合成
• 1.1.3 树枝形分子的生物相容性和毒性
• 1.2 PAMAM树枝形分子聚合物
• 1.2.1 PAMAM树枝形分子的概述
• 1.2.2 PAMAM树枝形分子在生物领域中的应用
• 1.2.2.1 PAMAM树枝形分子在基因转染中的应用
• 1.2.2.2 PAMAM树枝形分子在药物运输中的应用
• 第2章 生物素-PAMAM树枝形分子聚合物对肿瘤细胞的靶向性研究
• 2.1 引言
• 2.2 实验材料及方法
• 2.2.1 实验材料
• 2.2.2 树枝形分子-生物素纳米靶向载体的合成
• 2.2.3 树枝形分子-生物素纳米靶向载体的表征
• 2.2.4 细胞培养
• 2.2.5 流式细胞仪与激光共聚焦显微镜
• 2.2.6 树枝形分子-生物素纳米靶向载体的生物相容性检测
• 2.3 实验结果与讨论
• 2.3.1 树枝形分子-生物素纳米靶向载体的合成及表征
• 2.3.2 树枝形分子-生物素纳米靶向载体对癌细胞的靶向
• 2.3.3 对树枝形分子-生物素纳米载体靶向能力的抑制及机理的研究
• 2.3.4 生物素-树枝形纳米靶向载体的生物相容性研究
• 2.4 本章小结
• 第3章 PAMAM树枝形分子作为药物载体对6-巯基嘌呤包裹效率的的研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验材料和方法
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 6-巯基嘌呤溶解度检测
• 3.3 实验结果与讨论
• 3.3.1 6-巯基嘌呤的标准曲线
• 3.3.2 浓度和代数对PAMAM树枝形分子包裹6-巯基嘌呤的影响
• 3.3.3 pH值对PAMAM树枝形分子包裹6*巯基嘌呤的影响
• 3.3.4 盐离子对PAMAM树枝形分子包裹6-巯基嘌呤的影响
• 3.4 本章小节
• 第4章 PAMAM树枝形分子与非甾体类抗炎药保泰松相互作用的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料和方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 药物溶解度实验
• 4.2.3 二维核磁共振实验
• 4.2.4 等温滴定量热（ITC）实验
• 4.3 实验结果和讨论
• 4.3.1 PAMAM树枝形分子对保泰松溶解度的影响
• 4.3.2 二维核磁共振研究PAMAM树枝形分子与保泰松之间的相互作用
• 4.3.3 等温滴定量热法（ITC）研究PAMAM树枝形分子与保泰松之间的相互作用
• 4.4 本章小节
• 参考文献
• 附录
• 致谢