用于肿瘤靶向释药的智能药物控释系统的设计与构建

论文摘要

药物的传递方式对于癌症的治疗效果具有至关重要的影响。在各种用于治疗癌症的药物载体中,基于层层自组装制备的微胶囊以及基于介孔硅纳米颗粒构建的药物控释系统受到了广泛的关注。本文设计并构建了分别基于层层自组装微胶囊以及介孔硅纳米颗粒的智能药物控制释放系统,希望得到的药物载体可以针对恶性肿瘤组织或肿瘤细胞实现“定向爆破”释药。具体内容如下：第一章中简单介绍了基于层层自组装技术制备的微胶囊的研究进展,并归纳总结了各类刺激响应型的层层自组装微胶囊药物载体及其在药物控释领域的应用；然后按照介孔硅的“纳米阀”（gatekeeper）的种类归纳总结了介孔硅纳米颗粒作为药物载体的发展史以及介孔硅纳米颗粒在药物控释领域的应用。第二章中,我们利用乳液法制备了还原敏感的葡聚糖微凝胶,并利用异硫氰酸荧光素修饰的葡聚糖（FITC-dextran）作为大分子模型药物将其包裹在葡聚糖微凝胶内核中；然后利用聚丙烯胺盐酸盐（PAH）及聚苯乙烯磺酸钠（PSS）作为膜材料,通过层层自组装技术在葡聚糖微凝胶的表面包裹聚电解质多层膜,制备出还原响应型的“爆破”式微胶囊药物载体,并研究了该药物载体在二硫苏糖醇（DTT）的还原作用下的“爆破”行为与释药行为。第三章中,我们设计并构建了具有“主动防御”功能的肿瘤微酸环境响应型的“爆破”式微胶囊药物载体。我们同样利用乳液法制备了葡聚糖微凝胶作为层层自组装微胶囊的内核,并把pH敏感的希夫碱引入至葡聚糖微凝胶中,然后利用聚丙烯胺盐酸盐（PAH）以及聚天冬氨酸（PASP）作为膜材料在微凝胶的表面进行层层自组装,制备了微胶囊药物载体。我们研究了该药物载体对大分子模型药物FITC-dextran以及疏水抗癌药物阿霉素（DOX）的包裹与释放行为,并通过体外细胞实验证明了该药物载体在肿瘤微酸环境的刺激下可以实现“爆破”式释药,进而诱导肿瘤细胞的凋亡。第四章中,我们设计并构建了具有肿瘤触发靶向性能的多功能信封型介孔硅纳米药物控释系统（multifunctional envelope-type mesoporous silica nanoparticle,简称为MEMSN）。我们利用介孔硅纳米颗粒作为药物控释系统的基质,将抗肿瘤药物盐酸阿霉素包裹在介孔硅的内部,并利用还原敏感的双硫键为纽带将纳米阀β-环糊精键合在介孔硅的表面,将其孔道封堵,构建了还原敏感的介孔硅纳米药物控释系统；然后通过β-环糊精（β-CD）与金刚烷（Ad）之间的主客体相互作用,将一段包含Arg-Gly-Asp（RGD）靶向基团及能够被基质金属蛋白酶（MMP）水解的片段Pro-Leu-Gly-Val-Arg（PLGVR）的多肽序列连接至环糊精封堵的介孔硅表面；最后将一段聚天冬氨酸（PASP）修饰在介孔硅材料的最外层,从而保护内部的RGD靶向基团,同时克服正常细胞对MEMSN的非特异性吞噬,于是得到了具有肿瘤触发靶向性能的MEMSN。通过体外细胞实验证明了MEMSN可以被正常细胞屏蔽,当它到达肿瘤组织区域,在肿瘤组织外环境中大量存在的MMP的作用下,介孔硅表面多肽序列中PLGVR片段被水解,最外层PASP保护层脱落并露出靶向基团RGD,从而促使药物载体顺利地进入肿瘤细胞,并在肿瘤细胞内谷胱甘肽（GSH）的作用下开启介孔硅的纳米阀,使药物分子得到释放。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 基于层层自组装技术制备的微胶囊在药物控释系统中的应用
• 1.2.1 层层自组装技术的简介
• 1.2.2 基于层层自组装技术的微胶囊的简介
• 1.2.3 基于层层自组装技术的微胶囊在药物控释领域的应用
• 1.3 基于介孔硅的药物控释系统
• 1.3.1 介孔硅的简介
• 1.3.2 介孔硅“纳米阀”概念的提出
• 1.3.3 适用于介孔硅纳米颗粒的纳米阀的种类
• 1.4 选题思路
• 参考文献
• 第二章 还原敏感型的“爆破”式微胶囊药物载体的制备
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试剂和药品
• 2.2.2 合成部分
• 2.2.3 还原敏感的葡聚糖微凝胶内核（dextran click microgel）的制备
• 2.2.4 还原敏感的“爆破”式微胶囊的制备
• 2.2.5 化合物、微凝胶及微胶囊的表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 合成与表征
• 2.3.2 “爆破”式微胶囊（microcapsules）的制备及形貌表征
• 2.3.3 微胶囊（microcapsules）“爆破”行为的表征
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 具有肿瘤组织“主动防御”功能的微胶囊药物载体的制备及其生物学评价
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试剂和药品
• 3.2.2 合成部分
• 3.2.3 pH敏感的葡聚糖微凝胶内核（dextran based microgel core）的制备
• 3.2.4 pH敏感的“爆破”式微胶囊的制备
• 3.2.5 化合物、微凝胶及微胶囊的表征
• 3.2.6 “爆破”式微胶囊（microcapsules）降解行为的表征
• 3.2.7 微胶囊在不同pH条件下的体外释药行为
• 3.2.8 包裹药物的微胶囊在不同pH条件下与Hela细胞体外共培养
• 3.2.9 体外细胞毒性测试
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 合成与表征
• 3.3.2 pH敏感的葡聚糖微凝胶（dextran click microgel）的制备及形貌表征
• 3.3.3 pH敏感的“爆破”式微胶囊（microcapsules）的制备及形貌表征
• 3.3.4 微胶囊（microcapsules）“爆破”行为的表征
• 33.5 包裹DOX的微胶囊的体外释药行为
• 3.3.6 pH敏感的“爆破”式微胶囊的“主动防御”功能的研究
• 3.3.7 体外细胞毒性的测试
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 肿瘤触发靶向的多功能信封型介孔硅药物控释系统的构建及生物学评价
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试剂和药品
• 4.2.2 合成与表征
• 4.2.3 体外释药行为
• 4.2.4 MMP作用下PASP的体外释放行为
• 4.2.5 体外细胞共培养
• 4.2.6 流式细胞计检测
• 4.2.7 体外细胞毒性的测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 材料的制备与表征
• 4.3.2 介孔硅材料的比表面积空隙度分析
• 4.3.3 介孔硅材料的热失重分析检测
• 4.3.4 MSN-SS-CD-Peptide-PASP的粒径分布
• 4.3.5 MMP作用下PASP的体外释放行为
• 4.3.6 多功能信封型介孔硅纳米药物控释系统的肿瘤触发靶向功能的研究
• 4.3.7 多功能信封型介孔硅纳米药物控释系统的体外释药行为
• 4.3.8 体外细胞毒性测试
• 4.4 结论
• 参考文献
• 附录 攻读博士学位期间已发表的论文
• 致谢