蛋白质—多糖自组装纳米凝胶基药物递送系统构建与表征

蛋白质—多糖自组装纳米凝胶基药物递送系统构建与表征

论文摘要

蛋白质/多糖基天然高分子材料安全、无毒、易降解,在药物运载方面应用广泛。蛋白和多糖应用于纳米载药体系具有诸多优势,包括提高药物稳定性,降低代谢速度,通过体循环富集到肿瘤部位;逆转癌细胞多药耐药性,增加肿瘤细胞对化疗药的敏感性:可黏附在肿瘤细胞膜上通过内吞作用进入细胞。因此,基于蛋白/多糖构建纳米体系用于药物负载和转运具有现实的应用前景。相对药物递送系统,营养递送系统的研究尚显薄弱,本课题选用低密度脂蛋白(LDL)、牛血清白蛋白(BSA)、壳聚糖(CS)和水溶性甲壳素(WSC)等可食性原料,通过简单自组装法制备两种纳米载体并对其组装条件进行了优化;利用动态光散射(DLS)、透射电镜(TEM)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)等手段表征纳米载体的形貌并分析组装机理:鉴于营养成分效果评价相对困难,选用盐酸阿霉素(DOX)为模型药物,研究两种纳米载体对DOX的负载,评价其体外抗癌活性,以期改善胃癌化疗效果,为营养递送系统的设计、构建、评价奠定基础。主要研究结果如下:1.以天然蛋黄低密度脂蛋白和壳聚糖为原料,通过自组装制备低密度脂蛋白-壳聚糖纳米粒子(LDL-CS)。最佳制备条件是:配制0.5mg/mL脂蛋白水溶液,滴加壳聚糖溶液,制成质量比为6:1的混合液,该混合液在室温下搅拌2h,调节pH至2.5,80℃密封加热45 min,冷却后过滤除杂即得纳米载体。DLS、TEM及AFM结果显示,脂蛋白-壳聚糖复合物是平均粒径为160nm、ζ-电位为+52.8 mV的球型核壳结构纳米粒子。此条件下制备的纳米粒子可在4℃条件下保存数月而不发生解离和团聚,分析表明壳聚糖上质子化氨基产生强静电斥力阻止了粒子间发生团聚。2.以牛血清白蛋白和水溶性甲壳素为原料,通过自组装法制备牛血清白蛋白-甲壳素纳米粒子(BSA-WSC).利用DLS探索其形成最佳条件为0.5mg/mL白蛋白溶液与5mg/mL甲壳素溶液按质量比4:1混合,搅拌1h后于90℃加热60min,待混合液冷却后调pH至5.95,继续搅拌30min即得粒径为290nm, PDI为0.13,ζ-电位为+18.5mV的纳米粒子。根据SEM、TEM、XPS及DLS表征结果推测:BSA-WSC复合物是具球形外貌的纳米凝胶,其中WSC部分链段与BSA分子结合凝聚形成纳米网格结构,未结合的糖链暴露在凝胶表面。3.利用LDL-CS与BSA-WSC纳米载体负载抗癌药物DOX。载药实验表明,LDL-CS纳米粒子和BSA-WSC纳米凝胶对DOX包封率分别为51.7%、46.3%:载药后,纳米载体粒径没有发生明显变化,依然保持小粒径窄分布。细胞毒性实验显示,两种载药体系均与DOX裸药具有相似的细胞抑制效果,载药纳米粒对癌细胞毒性作用稍弱。DOX、DOX-LDL-CS和DOX-BSA-WSC对SGC7901细胞的半抑制浓度IC50分别为0.05-0.058、0.15、0.22μg/mL。DOX经两种纳米载体包裹后,24h内细胞毒性显著降低,说明负载的药物在24h内没有全部释放,还有部分DOX包裹在纳米载体内部。结合细胞摄取实验,载药纳米粒可被细胞内吞,在胞内将负载的DOX缓慢释放从而提高药物利用率。流式细胞术和TUNEL检测证明两种纳米载体负载DOX后可诱导胃癌细胞7901凋亡,有望用于胃癌治疗。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 前言
  • 1 生物大分子材料
  • 1.1 蛋白质
  • 1.2 多糖
  • 2 纳米载体制备方法
  • 2.1 乳化法
  • 2.2 去溶剂法(或凝聚法)
  • 2.3 纳米喷雾干燥技术
  • 2.4 化学交联法
  • 2.5 离子交联法
  • 2.6 自组装法
  • 3 纳米载体表征
  • 3.1 粒径大小
  • 3.2 粒子形貌
  • 3.3 表面电势
  • 3.4 结构特征
  • 4 纳米载体对药物的负载及体外释放
  • 4.1 包封率和载药量
  • 4.2 体外缓释研究
  • 5 蛋白/多糖基纳米体系载药应用
  • 6 研究目的和意义
  • 7 研究内容与创新点
  • 7.1 主要研究内容
  • 7.2 特色与创新点
  • 第二章 低密度脂蛋白和壳聚糖自组装制备纳米粒子的研究
  • 1 前言
  • 2 实验部分
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验仪器
  • 2.3 实验方法
  • 2.3.1 低密度脂蛋白提取分离
  • 2.3.2 壳聚糖纯化
  • 2.3.3 纳米粒子的制备
  • 2.3.4 动态光散射分析
  • 2.3.5 场发射高分辨透射电子显微镜观察
  • 2.3.6 原子力显微镜分析
  • 2.3.7 ζ-电位测试
  • 2.3.8 稳态荧光分析
  • 3 结果与分析
  • 3.1 组装条件探索
  • 3.1.1 低密度脂蛋白与壳聚糖质量比的影响
  • 3.1.2 pH的影响
  • 3.1.3 加热条件的影响
  • 3.2 纳米粒子形貌表征
  • 3.3 纳米粒子的pH响应
  • 3.4 相互作用力分析
  • 3.5 纳米粒子疏水性探究
  • 3.6 纳米粒子稳定性研究
  • 4 本章小结
  • 第三章 牛血清白蛋白与水溶性甲壳素自组装制备纳米凝胶的研究
  • 1 前言
  • 2 实验部分
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验仪器
  • 2.3 实验方法
  • 2.3.1 水溶性甲壳素制备
  • 2.3.2 纳米凝胶的制备
  • 2.3.3 动态光散射分析
  • 2.3.4 扫描电子显微镜观察
  • 2.3.5 透射电子显微镜分析
  • 2.3.6 ζ-电位测试
  • 2.3.7 X射线光电子能谱分析
  • 3 结果与分析
  • 3.1 组装条件探索
  • 3.1.1 牛血清白蛋白与水溶性甲壳素质量比的影响
  • 3.1.2 pH的影响
  • 3.1.3 加热条件的影响
  • 3.2 纳米凝胶形貌表征
  • 3.3 纳米凝胶结构研究
  • 3.4 纳米凝胶稳定性研究
  • 4 本章小结
  • 第四章 载阿霉素纳米体系构建及体外抗癌活性研究
  • 1 前言
  • 2 实验部分
  • 2.1 实验材料
  • 2.2 实验仪器
  • 2.3 实验方法
  • 2.3.1 载药LDL-CS纳米粒子制备
  • 2.3.2 载药BSA-WSC纳米凝胶制备
  • 2.3.3 包封率测定
  • 2.3.4 载药纳米粒的粒径与ζ-电位测定
  • 2.3.5 细胞培养
  • 2.3.6 DOX及载DOX纳米体系细胞毒性研究
  • 2.3.7 胃癌细胞对纳米载体摄取研究
  • 2.3.8 流式细胞术检测SGC 7901细胞凋亡率
  • 2.3.9 TUNEL检测细胞凋亡
  • 3 结果分析
  • 3.1 DOX-LDL-CS纳米粒子表征
  • 3.2 DOX-BSA-WSC纳米凝胶表征
  • 3.3 体外细胞毒性实验
  • 3.4 细胞摄取研究
  • 3.5 载阿霉素纳米粒子诱导癌细胞凋亡
  • 3.5.1 流式细胞术检测
  • 3.5.2 TUNEL检测
  • 4 本章小结
  • 第五章 结论与展望
  • 1 结论
  • 2 展望
  • 参考文献
  • 硕士期间发表论文
  • 致谢
  • 相关论文文献

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