载纳米量子点酸度敏感聚合物微球的研究

论文摘要

蛋白质、多肽、核酸等生物大分子药物均需在靶细胞的特定细胞器中才能发挥作用,药物及其制剂常进入溶酶体处被酶和酸性环境所破坏,因此能否有效逸出内涵体进入细胞浆是亚细胞药物传递中的关键。酸度敏感聚合物在中性和碱性的条件下稳定,酸性条件下降解加速。因此,利用细胞中不同细胞器之间存在的酸度梯度,酸度敏感载体材料被细胞吞噬后进入内涵体,在酸性条件下发生降解,破坏内涵体并携载药物进入细胞浆中。量子点由于其独特的光化学性质,作为新型的荧光发光物质在生物学和医学领域的研究中越来越受到关注。但其生物安全性和进入细胞后的稳定性以及荧光寿命等问题有待进一步研究。本论文采用酸度敏感聚合物包裹纳米量子点,制备微球制剂,研究微球的发光行为,考察微球的酸度敏感特征和细胞毒性,利用微球的发光行为研究细胞对微球的吞噬效率和细胞内迁移和分布行为。以含半乳糖基酸度敏感聚合物（PGBELA）、含缩醛结构的酸度敏感聚合物（PBELA）和聚乙二醇与聚乳酸共聚物（PELA）为载体材料,采用纳米沉淀法制备包裹纳米量子点的微球。扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）和原子力显微镜（AFM）观察结果表明微球形态规整,大小均一,平均粒径约为200 nm。火焰原子吸光谱法（AAS）测得量子点携载效率可达到50-60%。荧光分光光度计（FL）、红外光谱仪（FT-IR）和X射线衍射仪（XRD）证实聚合物与包裹量子点之间存在一定的相互作用,聚合物包覆没有改变量子点的发光性能,同时由于聚合物层的保护作用,量子点的发光稳定性显著地提高。在pH 7.4、pH 6.0和pH 5.0缓冲溶液中,评价了不同微球荧光衰减情况、红细胞膜破坏程度和基质聚合物降解行为。QD/PBELA和QD/PGBELA微球酸性条件下时,其荧光强度迅速衰减,且随缓冲液pH值的降低其衰减趋势更加明显；PBELA和PGBELA空白微球置于酸性条件下时,红细胞膜破坏程度大大增强；体外降解结果表明,PELA微球在中性和酸性条件下、PBELA和PGBELA微球在pH 7.4缓冲溶液中的降解行为类似,但PBELA和PGBELA微球在酸性条件下的微球重量和分子量降低明显加快,显示载体聚合物PGBELA和PBELA具有酸度敏感性。体外细胞实验结果表明三种聚合物的空白微球对三种细胞的生长均没有明显的抑制作用,而在包裹量子点微球中,随着量子点浓度的增加,细胞的增殖能力也呈现出相应的递减趋势,说明了量子点的细胞毒性效应与浓度呈明显的剂量关系。乳腺癌和成纤维细胞对三种微球的吞噬效率大约在40%左右,无显著性差异,而肝癌细胞对QD/PGBELA微球的吞噬显著高于其余两种微球,说明了PGBELA微球具有肝细胞具有较好的靶向性；QD/PGBELA量子点微球进入肝癌细胞后,可从溶酶体中逃逸到细胞质中,而QD/PELA量子点微球则只能分布在溶酶体中,同时QD/PGBELA量子点微球在细胞中的荧光强度要高于QD/PELA量子点微球在细胞中的荧光强度,进一步证明了QD/PGBELA量子点微球具有酸度敏感性和肝细胞靶向性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 药物控制释放体系
• 1.1.1 药物控释体系的特点
• 1.1.2 药物控制释放的机制
• 1.1.3 药物制剂的靶向机制
• 1.2 细胞水平药物控制释放体系
• 1.2.1 靶向细胞器药物控释体系的研究现状
• 1.2.2 内涵体逃逸在药物传递中的重要性
• 1.2.3 内涵体逃逸药物控释体系的研究现状
• 1.3 酸度敏感聚合物
• 1.3.1 酸度敏感聚合物的特点及作用
• 1.3.2 酸度敏感聚合物的分类
• 1.4 纳米微球药物制剂
• 1.4.1 纳米微球的制备方法
• 1.4.2 纳米微球靶向制剂的研究现状
• 1.5 纳米量子点
• 1.5.1 纳米量子点的制备方法
• 1.5.2 量子点在生物标记方面的应用
• 1.6 课题的研究意义、内容及创新点
• 1.6.1 课题的研究目的和意义
• 1.6.2 课题的研究内容
• 1.6.3 课题的创新点
• 第2章 载量子点酸度敏感聚合物微球的制备及表征
• 2.1 实验部分
• 2.1.1 实验材料
• 2.1.2 酸度敏感聚合物的制备及表征
• 2.1.3 聚合物细胞毒性的考察
• 2.1.4 纳米量子点的制备及表征
• 2.1.5 载纳米量子点微球的制备
• 2.1.6 载纳米量子点微球的表征
• 2.1.7 微球中纳米量子点的包裹效率
• 2.1.8 载纳米量子点微球的发光性质
• 2.1.9 微球中聚合物与纳米量子点的相互作用
• 2.1.10 微球中聚合物对纳米量子点的保护作用
• 2.1.11 统计学分析
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 酸度敏感聚合物的表征
• 2.2.2 酸度敏感聚合物的细胞毒性
• 2.2.3 载量子点微球制备条件的优化
• 2.2.4 载量子点微球的粒径及表面电位
• 2.2.5 载量子点微球的形貌及表面特征
• 2.2.6 微球中包裹量子点的表征
• 2.2.7 微球中聚合物与纳米量子点的相互作用
• 2.2.8 聚合物对量子点稳定性的保护作用
• 2.3 本章小结
• 第3章 载纳米量子点微球的酸度敏感性研究
• 3.1 实验部分
• 3.1.1 实验材料
• 3.1.2 不同pH值缓冲液的配制
• 3.1.3 聚合物微球破坏红细胞膜的酸度敏感性
• 3.1.4 微球发光行为的酸度敏感性
• 3.1.5 微球降解实验
• 3.1.6 微球降解的表征
• 3.1.7 统计学分析
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 量子点在不同pH值缓冲液中荧光强度随辐射时间的变化
• 3.2.2 载纳米量子点微球荧光强度的稳定性
• 3.2.3 酸度敏感聚合物微球破坏红细胞膜的能力
• 3.2.4 微球降解中重量和分子量及分布的变化
• 3.2.5 聚合物降解的结构变化
• 3.3 本章小结
• 第4章 载纳米量子点微球的细胞靶向性研究
• 4.1 实验部分
• 4.1.1 实验材料
• 4.1.2 细胞培养基及细胞染色剂的配制
• 4.1.3 细胞的培养
• 4.1.4 载纳米量子点微球的细胞毒性
• 4.1.5 载纳米量子点微球的细胞靶向性
• 4.1.6 载纳米量子点微球的细胞内分布
• 4.1.7 统计学分析
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 载纳米量子点微球的细胞毒性
• 4.2.2 载纳米量子点微球的细胞靶向性
• 4.2.3 载纳米量子点微球在细胞内的分布
• 4.3 本章小结
• 全文总结
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士期间发表论文
• 致谢