IF-7多肽修饰的紫杉醇PEG-PLA/VE-TPGS混合胶束递送系统的研究

论文摘要

肿瘤一直是威胁人类健康的重大疾病之一,化疗是肿瘤治疗的重要手段。目前临床广泛使用的紫杉醇（PTX）上市制剂Taxol（?）具有较强的血液毒性,过敏反应发生率高。韩国Samyang公司生产的Genexol-PM利用PEG-PLA胶束系统降低了Taxol（?）的过敏性和血液毒性,提高了药物使用的安全性,应用前景十分乐观。但Genexol（?）-PM较Taxol（?）并没有增加肿瘤部位的相对药物蓄积,反而略少于Taxol（?）,也没能解决传统化疗中肿瘤细胞多药耐药（multi-drug resistance, MDR）的问题。如何逆转MDR提高疗效,如何提高Genexol（?）-PM胶束给药系统的肿瘤靶向性,从而降低其对正常组织的毒性,是一个新的研究课题。Vitamin E-TPGS （VE-TPGS）是一种链长较短,CMC较低的两亲性嵌段共聚物,主要通过对P-gpATP酶的变构调节抑制肿瘤细胞P-gp的外排作用,从而逆转MDR。肿瘤细胞表面特异性表达的受体Annexin A1 （AnnA1）及其与IF-7配体的特异性结合可以被用来提高胶束系统的肿瘤主动靶向性。本文选用Genexol（?）-PM原有的PEG-PLA聚合物和Vitamin E-TPGS为载体材料,制备包载PTX的混合胶束,用短肽IF-7对其表面进行部分修饰,最终构建IF-7修饰的载PTX的PEG-PLA/Vitamin E-TPGS靶向混合胶束递药系统（IF-7-PV-PTX）。期望其具备逆转肿瘤MDR和受体介导的主动靶向的双重效应,为进一步研究和改善Genexol（?）-PM胶束提供实验和理论依据。本文第一章是关于混合胶束的制备与理化性质的表征。采用薄膜水化法制备载紫杉醇PEG-PLA/VE-TPGS混合胶束（PV-PTX）。以粒径、包封率（ER%）、载药量（DL%）以及胶束溶液的稳定性为考察指标,综合考察了处方及工艺因素等对混合胶束的影响,在单因素的基础上采用星点设计进行优化,最终得到较优处方：VE-TPGS:PEG-PLA=13:87, PTX投药量10mg,乙腈溶解,成膜后10ml去离子水25℃水化。制得的混合胶束粒径在17nm左右,分布较窄,外形圆整,大小均一,载药量在24%左右,包封率约为95%。PV-PTX昆合胶束CMC值介于两种材料之间,PTX以无定形分子或固态溶液的形式包载于混合胶束的疏水核心中。混合胶束的体外释药行为与PEG-PLA-PTX相似,都具有一定的缓释效应。第二章将A549细胞和KBv细胞作为多药耐药（MDR）的细胞模型,以Coumarin 6标记胶束,通过摄取和细胞毒实验评价PV-PTX混合胶束在体外逆转肿瘤MDR的能力。同时考察了混合胶束的内吞途径以及在细胞器中的定位情况。结果表明PV-PTX混合胶束可以通过逆转MDR效应提高耐药肿瘤细胞对其的摄取量,并通过陷穴小泡介导和网格蛋白介导两种内吞途径入胞,该过程消耗能量,经过溶酶体,胶束能从酸性溶酶体中逃逸。基于细胞水平结果,可认为PV-PTX混合胶束是一种理想的用于逆转肿瘤多药耐药性的给药系统。第三章中我们将IF-7与PEG-PLA化学键合,用IF-7-PEG-PLA替换部分PEG-PLA,使其占载体材料总量的10%（w/w）,制备得到IF-7-PV-PTX胶束。暴露在胶束表面的IF-7有助于通过受体与配体的相互作用让更多的胶束蓄积于肿瘤部位。得到的靶向胶束粒径显著增大,在48nm左右,但外观依然圆整,分布均一,体外释药曲线相似。在此基础上,我们对IF-7-PV-PTX胶束的体内外靶向性进行了一系列评价。以AnnA1受体高表达的A549、B16F10和HUVEC作为模型进行了细胞实验。结果证明IF-7-PV-PTX胶束不仅保持了逆转肿瘤细胞MDR的特性,还对肿瘤细胞、肿瘤新生血管均具有主动靶向性。这种靶向性是通过AnnA1受体介导的内吞作用实现的,其他内吞机制与混合胶束一致。为进一步评价IF-7-PV-PTX胶束对实体瘤的主动靶向性,我们构建了体外A549细胞3D肿瘤球模型。经IF-7-PV-PTX胶束溶液处理后10天的肿瘤球发生了明显的皱缩,外观形态有一定的破损,其可能通过逆转P-gp外排泵和A549细胞高度表达的AnnA1受体介导的双重效应,提高了向实体瘤深部的渗透能力和对肿瘤球生长的抑制能力。最后我们分别应用A549皮下瘤模型和B16F10肺转移瘤模型对载DiR的IF-7-PV胶束进行了体内分布评价,结果均显示给药2h后胶束在肿瘤部位有明显蓄积,与PV胶束相比,IF-7通过AnnAl受体介导的途径显著提高了胶束向肿瘤部位的分布速率和在肿瘤组织的蓄积量。第四章我们研究了IF-7-PV-PTX胶束在比格犬体内的药动学特性,并应用A549皮下瘤模型对该胶束给药系统进行了药效学评价。PEG-PLA-PTX、PV-PTX和IF-7-PV-PTX三种胶束的体内药动学行为基本相似,但IF-7-PV-PTX胶束的Cmax明显低于PEG-PLA-PTX胶束组,其分布半衰期t1/2（α）显著缩短（P<0.05）,能从血浆更快地向组织分布。药效学实验表明IF-7-PV-PTX能显著抑制MDR肿瘤的生长,进一步证实了其具有主动靶向和逆转肿瘤MDR的双重效应,增强了对耐药性肿瘤的治疗能力。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 前言
• 参考文献
• 第一章：载紫杉醇PEG-PLA/VE-TPGS混合胶束的制备与理化性质的表征
• 第一节：PV-PTX混合胶束的制备
• 1. 仪器和试剂
• 1.1 仪器
• 1.2 药品与试剂
• 2 实验方法
• 2.1 HPLC分析方法的建立
• 2.2 PTX胶束样品的处理方法
• 2.3 PTX胶束制备方法
• 2.4 PEG-PLA两亲嵌段比的确定
• 2.5 混合胶束制备工艺的单因素考察
• 2.6 星点设计与处方优化
• 3 实验结果
• 3.1 PEG-PLA两亲嵌段比的确定
• 3.2 单因素考察
• 3.2.1 PEG-PLA/VE-TPGS的投料比的影响
• 3.2.2 PTX投药量的影响
• 3.2.3 水化温度的影响
• 3.2.4 水化体积的影响
• 3.2.5 有机溶剂的选择
• 3.2.6 水化介质的选择
• 3.3 星点设计-效应面法优化处方
• 4. 讨论
• 5. 小结
• 第二节：PV-PTX混合胶束的物化表征
• 1. 仪器和试剂
• 1.1 仪器
• 1.2 药品与试剂
• 2 实验方法
• 2.1 临界胶束浓度（CMC）测定
• 2.2 混合胶束的粒径、Zeta电位和形态
• 2.3 PTX在混合胶束中的存在状态
• 2.4 混合胶束的体外释放行为
• 2.5 稳定性考察
• 3 实验结果
• 3.1 CMC值测定
• 3.2 粒径、Zeta电位和形态
• 3.3 PTX在混合胶束中的存在状态
• 3.4 体外释放
• 3.5 稳定性考察
• 4. 讨论
• 5. 小结
• 参考文献
• 第二章：载紫杉醇PEG-PLA/VE-TPGS混合胶束逆转肿瘤多药耐药的体外评价
• 1 仪器和试剂
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 2 实验方法
• 2.1 细胞培养
• 2.2 Coumarin 6体外分析方法的建立
• 2.3 包载Coumarin 6聚合物胶束的制备和表征
• 2.4 细胞摄取实验
• 2.5 细胞毒作用
• 2.6 混合胶束的细胞内吞途径初步探讨
• 2.6.1 内吞抑制剂的选择
• 2.6.2 各种抑制剂对内吞的影响
• 2.7 混合胶束的细胞器共定位研究
• 3 实验结果
• 3.1 包载Coumarin 6混合胶束体外表征和泄露实验
• 3.2 细胞摄取实验
• 3.3 细胞毒作用
• 3.4 混合胶束的细胞内吞途径初步探讨
• 3.5 混合胶束的细胞器共定位研究
• 4 讨论
• 5 小结
• 参考文献
• 第三章：IF-7修饰的PV-PTX靶向混合胶束的构建及体内外靶向性评价
• 第一节：IF-7修饰的PV-PTX靶向混合胶束的构建和表征
• 1 仪器和试剂
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 2 实验方法
• 2.1 IF-7-PEG-PLA的合成与表征
• 2.1.1 IF-7-Cys-Arg-Arg的表征
• 2.1.2 IF-7-PEG-PLA的合成与表征
• 2.2 IF-7-PV-PTX靶向胶束的制备
• 2.3 靶向胶束的粒径、Zeta电位和形态
• 2.4 体外释放
• 3 实验结果
• 3.1 IF-7-Cys-Arg-Arg的表征
• 3.2 IF-7-PEG-PLA的表征
• 3.3 IF-7-PV-PTX胶束的物化表征
• 3.4 体外释放
• 4 讨论
• 5 小结
• 第二节：IF-7-PV-PTX胶束肿瘤靶向性的细胞水平评价
• 1 仪器和试剂
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 2 实验方法
• 2.1 细胞培养
• 2.2 包载Coumarin 6靶向混合胶束的制备和表征
• 2.3 细胞摄取实验
• 2.4 细胞毒作用
• 2.5 靶向胶束的细胞内吞途径初步探讨
• 2.5.1 内吞抑制剂的选择
• 2.5.2 各种抑制剂对内吞的影响
• 2.6 靶向胶束的细胞器共定位研究
• 3 实验结果
• 3.1 载Coumarin 6靶向混合胶束的粒径结果
• 3.2 A549细胞摄取实验
• 3.3 HUVEC细胞摄取实验
• 3.4 细胞毒作用
• 3.5 靶向胶束的细胞内吞途径初步探讨
• 3.6 混合胶束的细胞器共定位研究
• 4 讨论
• 5 小结
• 第三节：IF-7-PV-PTX胶束肿瘤靶向性的3D肿瘤球模型评价
• 1 仪器和试剂
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 2 实验方法
• 2.1 体外3D肿瘤球模型的建立
• 2.2 肿瘤球渗透实验
• 2.3 肿瘤球生长抑制评价
• 3 实验结果
• 3.1 体外肿瘤球模型的建立
• 3.2 肿瘤球渗透实验
• 3.3 肿瘤球生长抑制评价
• 4 讨论
• 5 小结
• 第四节：IF-7-PV-PTX胶束肿瘤靶向性的小鼠体内分布评价
• 1 仪器和试剂
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 1.3 动物
• 2 实验方法
• 2.1 细胞培养
• 2.2 载DiR胶束的制备和表征
• 2.3 应用皮下肿瘤模型对IF-7-PV胶束进行体内分布评价
• 2.3.1 A549皮下瘤裸鼠模型的建立
• 2.3.2 活体成像示踪胶束在荷皮下瘤裸鼠体内分布
• 2.4 应用肺转移肿瘤模型对IF-7-PV胶束进行体内分布评价
• 2.4.1 小鼠B16F10细胞肺转移肿瘤模型
• 2.4.2 活体成像示踪胶束在B16F10肺转移肿瘤小鼠体内分布
• 3 实验结果
• 3.1 载DiR胶束的粒径表征
• 3.2 活体成像示踪胶束在荷皮下瘤裸鼠体内分布
• 3.3 活体成像示踪胶束在B16F10肺转移肿瘤小鼠体内分布
• 4 讨论
• 5 小结
• 参考文献
• 第四章：IF-7修饰的PV-PTX靶向混合胶束的体内药动学及药效评价
• 第一节：IF-7-PV-PTX胶束的药动学研究
• 1 仪器和试剂
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 1.3 动物
• 2 实验方法
• 2.1 高效液相色谱和质谱条件及方法学评价
• 2.2 动物实验方案
• 2.3 血浆品处理
• 2.4 数据分析
• 3 实验结果及讨论
• 3.1 基质效应
• 3.2 线性关系和灵敏度
• 3.3 日内和日间精密度
• 3.4 回收率考察
• 3.5 PTX胶束的药物动力学比较
• 4 小结
• 第二节：IF-7-PV-PTX胶束的药效学评价
• 1 仪器和试剂
• 1.1 仪器
• 1.2 试剂
• 1.3 动物
• 2 实验方法
• 2.1 细胞培养
• 2.2 A549皮下瘤裸鼠模型的建立
• 2.3 胶束的体内药效学评价
• 3 实验结果及讨论
• 4 小结
• 参考文献
• 全文总结
• 在校期间所取得的成果
• 致谢