高分子纳米给药体系的构建及抗肿瘤效果研究

论文摘要

纳米载药系统利用可生物降解的天然高分子材料或合成高分子材料作为载体,将药物或者生物分子分散,包裹,吸附于粒径在1-1000 nm范围内的纳米药物输送体系。相比自由的药物来说,包裹药物的纳米微球具有增强治疗效果延长药物的半衰期的特征,减少药剂中的沉淀物,增加药物的饱和溶解度,快速溶解和增强表面的生物粘附力从而达到更好的治疗效果和增强的生物利用效率。纳米载药体系可以实现将治疗药物和诊断试剂输送到病变部位达到最好的治疗效果,同时最大程度的减小治疗药物的副作用。目前制备纳米载药系统主要分为天然高分子纳米载药系统,双亲嵌段聚合物胶束纳米载药系统和天然高分子疏水化改造纳米载药系统。天然高分子纳米载药系统通常利用静电作用或者氢键作用来构筑,导致载药系统的稳定性差。线性双亲嵌段聚合物胶束和天然高分子疏水化改造的纳米微球在注射到人体内之后由于血流稀释和血流剪切力的作用,很容易发生解离。这时,包裹在纳米微球中的药物还没有到达肿瘤部位的时候就会提前释放出来,就减弱了纳米药物载体的功能从而影响到治疗的效果。纳米微球的物理稳定性成为困扰纳米载体的很大问题,因此必须建立和开发更稳定的,安全的纳米载药系统实现药物的有效输送。本论文利用硼酸与多糖的生成硼酸酯的化学反应构筑了基于化学键的稳定纳米载药系统并用于负载抗肿瘤药物盐酸阿霉素,另外还合成了具有比线性聚合物热力学更稳定的以5,10,15,20-四（4-氨基苯基）卟啉（TAPP）为核的星形双亲嵌段聚合物,并以此为基础用于负载抗肿瘤药物紫杉醇。围绕上述主要内容,本论文主要包括以下三个方面的工作：（1）利用硼酸与二醇的化学反应通过在水溶液中聚合的方法制备葡聚糖-聚（3-丙烯酰胺基）苯硼酸纳米微球。在纳米微球的制备过程中,不需要有机溶剂和表面活性剂,同时纳米微球的尺寸和组成可以通过调节葡聚糖与3-丙烯酰胺基苯硼酸的比例来实现。这种硼含量丰富的纳米微球可能改变目前小分子硼中子俘获试剂吸收能力差的弱点,对于硼中子俘获疗法有很大的应用前景。更重要的是,相比于非共价键形式的相互作用,这种硼酸酯键的共价作用增强了纳米微球的稳定性。（2）利用制备的葡聚糖-聚（3-丙烯酰胺基）苯硼酸纳米微球作为负载阿霉素的载体,通过静电作用成功将盐酸阿霉素负载在纳米微球中。负载阿霉素的纳米微球具有球形结构,发现在体外释放时具有pH值响应性,生理条件下释放缓慢,酸性条件下释放加快,具有较好的缓释功能。在体外细胞试验中,载药的纳米微球释放的阿霉素具有抗肿瘤活性。通过近红外荧光成像和药物的生物分布实验表明,葡聚糖-聚（3-丙烯酰胺基）苯硼酸纳米微球具有肝靶向性的特点。在具有小鼠H22肝原位肿瘤模型的体内抗肿瘤效果实验中载药纳米微球具有比阿霉素更好的疗效。（3）以5,10,15,20-四（4-氨基苯基）卟啉为核利用开环聚合反应和酯化反应制备了两种不同分子量的星形嵌段聚合物TAPP-PCL-mPEO,并利用这些星形聚合物通过纳米沉淀的方法制备了负载有紫杉醇的纳米微球。纳米微球的粒径分布在38±15 nm,体外释放具有缓释的特性,在体外细胞试验中载药的纳米微球显示出比商用泰素（Taxol）稍好的细胞毒性。由于卟啉本身的荧光性能,载药纳米微球的细胞吸收和体内分布可以通过荧光成像的方法来跟踪。体内的近红外荧光成像表明负载紫杉醇的纳米微球可以通过血液循环到达肿瘤部位,从小鼠体内的抑瘤试验可以看出负载紫杉醇的纳米微球比商用泰素（Taxol）有更好的抗肿瘤性能和对动物体的低毒性。

论文目录

• 目录
• 中文摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1 前言
• 2 天然高分子材料
• 2.1 壳聚糖纳米微球
• 2.2 海藻酸纳米微球
• 2.3 蛋白质纳米微球
• 3 合成高分子材料
• 3.1 亲水链段
• 3.2 疏水链段
• 3.2.1 聚氧丙烷
• 3.2.2 聚己内酯聚乳酸
• 3.2.3 其他疏水链段
• 4 化学改性的天然高分子材料
• 4.1 壳聚糖亲水或疏水化改造
• 4.2 葡聚糖的疏水化改造
• 4.3 其他多糖的疏水化改造
• 5 纳米载药体系在肿瘤部位的给药方式
• 5.1 肿瘤组织的微环境
• 5.2 纳米载药体系的被动靶向给药
• 5.3 纳米载药体系的主动靶向给药
• 6 当前纳米给药系统存在的问题
• 7 本论文的研究目的、主要内容以及创新之处
• 7.1 本论文的研究目的
• 7.2 本论文的主要内容
• 7.3 本论文的创新之处
• 参考文献
• 第二章 葡聚糖-聚（3-丙烯酰胺基苯硼酸）纳米微球的制备与表征
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 材料
• 2.2 仪器和表征方法
• 2.3 3-丙烯酰胺基苯硼酸的合成
• 2.4 Dextran-PAPBA纳米微球的制备
• 2.5 纳米微球的形貌观察
• 2.6 纳米微球的稳定性
• 2.7 牛血清蛋白,肝素,壳聚糖-PAPBA纳米微球的制备
• 3 结果与讨论
• 3.1 Dextran-PAPBA纳米微球的制备
• 3.2 粒径的尺寸控制
• 3.3 Dextran-PAPBA纳米微球的形成机理
• 3.4 Dextran-PAPBA纳米微球的的稳定性
• 3.5 牛血清蛋白,肝素,壳聚糖-PAPBA纳米微球的探索
• 4 本章小结
• 参考文献
• 第三章 负载阿霉素的葡聚糖-聚（3-丙烯酰胺基苯硼酸）纳米微球抗肿瘤效果
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 材料
• 2.2 细胞和动物
• 2.3 负载阿霉素的Dextran-PAPBA纳米微球的制备
• 2.4 负载阿霉素的Dextran-PAPBA纳米微球的表征
• 2.4.1 载药量和包封率测定
• 2.4.2 粒径及形貌观察
• 2.5 负载阿霉素的Dextran-PAPBA纳米微球体外释放
• 2.6 负载阿霉素的Dextran-PAPBA纳米微球的细胞毒性实验
• 2.7 Dextran-PAPBA纳米微球的细胞摄取实验
• 2.8 负载阿霉素的Dextran-PAPBA纳米微球的生物分布
• 2.8.1 近红外荧光成像
• 2.8.2 阿霉素的体内分布实验
• 2.9 负载阿霉素Dextran-PAPBA纳米微球的体内抗肿瘤效果
• 2.10 组织切片分析
• 3 结果与讨论
• 3.1 负载阿霉素的Dextran-PAPBA纳米微球的制备
• 3.2 负载阿霉素的Dextran-PAPBA纳米微球的体外释放
• 3.3 Dextran-PAPBA纳米微球的体外细胞实验
• 3.4 纳米微球的近红外荧光成像
• 3.5 经过纳米微球负载后阿霉素在荷瘤小鼠的体内分布
• 3.6 负载阿霉素的纳米微球体内抗肿瘤效果
• 3.7 H&E染色
• 4 本章小结
• 参考文献
• 第四章 负载紫杉醇的星形聚合物纳米微球的制备及抗肿瘤效果
• 1 前言
• 2 实验部分
• 2.1 材料和仪器
• 2.2 细胞和动物
• 2.3 5,10,15,20-四（4-氨基苯基）卟啉（TAPP）的合成
• 2.4 甲氧基聚乙二醇（mPEO）的合成
• 2.5 卟啉引发己内酯聚合制备聚己内酯（TAPP-PCL）
• 2.6 星形嵌段聚合物（TAPP-PCL-mPEO）的合成
• 2.7 负载紫杉醇和空白的TAPP-PCL-mPEO纳米微球的制备
• 2.8 负载紫杉醇的TAPP-PCL-mPEO纳米微球的表征
• 2.8.1 载药量和包封率测定
• 2.8.2 粒径及形貌观察
• 2.9 负载紫杉醇的TAPP-PCL-mPEO纳米微球的体外释放
• 2.10 负载紫杉醇的TAPP-PCL-mPEO纳米微球的细胞毒性实验
• 2.11 负载紫杉醇的TAPP-PCL-mPEO纳米微球的细胞摄取实验
• 2.12 负载紫杉醇的TAPP-PCL-mPEO纳米微球的生物分布
• 2.12.1 近红外荧光成像
• 2.12.2 紫杉醇的体内分布
• 2.13 负载紫杉醇的TAPP-PCL-mPEO纳米微球的体内抗肿瘤效果
• 2.14 组织切片分析
• 2.15 统计学处理
• 3 结果与讨论
• 3.1 TAPP-PCL-mPEO的合成
• 3.2 负载紫杉醇的TAPP-PCL-mPEO纳米微球的制备
• 3.3 负载紫杉醇的纳米微球的体外释放
• 3.4 负载紫杉醇的纳米微球的体外细胞实验
• 3.5 聚合物的光谱学性质
• 3.6 纳米微球的体外细胞成像
• 3.7 近红外荧光成像
• 3.8 纳米微球的体内抗肿瘤效果
• 3.9 经过纳米微球负载后紫杉醇在荷瘤小鼠的体内分布
• 3.10 组织切片分析
• 4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 今后的工作以及展望
• 已发表和待发表论文及专利
• 致谢