生物可降解聚合物纳米药物载体用于癌症的靶向联合治疗

论文摘要

肿瘤化疗给患者带来的毒副作用引起人们极大的关注,为了降低化疗药物的毒副作用,提高其生物利用度,近年来人们大力开发各种药物载体体系。理想的药物载体应该本身对生物体有较好的生物相容性,能够在体内长时间循环,到达肿瘤细胞后释放出药物。所以,药物释放技术成为许多强效抗癌药物能否成功应用于临床的关键。本论文主要对两种纳米药物载体体系进行了研究。论文第一部分工作主要介绍了偶联叶酸、界面交联的生物可降解聚合物胶束体系用于紫杉醇的靶向释放。我们成功地合成了两种嵌段聚合物:一种是聚乙二醇-聚碳酸酯-聚丙交酯（PEG-PAC-PLA）,可以通过PAC段来对胶束进行界面交联;另一种是叶酸-聚乙二醇-聚丙交酯（FA-PEG-PLA）,可以用来靶向带有叶酸受体的癌细胞如KB细胞。调节二者混合物中FA-PEG-PLA的含量（0-20 wt.%）可以形成较好的聚合物胶束;当理论载药量为10 wt.%时,对紫杉醇有很高的包封率（70-88 %）。空胶束以及载有紫杉醇的胶束均可以通过紫外光照射发生交联,且交联之后聚合物胶束粒径明显减小,同时稳定性增强。紫杉醇的体外释放实验研究表明了交联后的胶束在稀释的情况下仍然很稳定,释放出很少的紫杉醇。同时从MTT实验我们也可以看到,交联后的空胶束在有交联剂（0.05 wt.%）存在下对KB细胞没有毒性。随着聚合物中叶酸含量的增加,包裹紫杉醇的交联和未交联的聚合物胶束对KB细胞的毒性增大。更重要的是,当FA-PEG-PLA含量达到20 wt.%时,在KB细胞中培养12小时后的胶束比游离的紫杉醇有更高的毒性（细胞存活率33% vs. 50%）。造成这一结果的原因可能是聚合物胶束通过叶酸与KB细胞表面的叶酸受体结合,增强了细胞对胶束的吞噬作用。流式细胞仪测试结果也表明了用FITC标记的、表面偶联叶酸的交联胶束比没有偶联叶酸的对照组更多地进入KB细胞。以上结果显示了表面偶联叶酸的、界面交联的生物可降解聚合物胶束在靶向癌症治疗方面有很大的应用前景。论文第二部分工作主要介绍了具有不对称膜结构的、生物可降解聚合物囊泡用于水溶性抗癌药物盐酸阿霉素（DOX·HCl）和油溶性、抗耐药性、抗癌药物姜黄素的包裹和释放,以用于癌症的联合治疗。首先以大分子RAFT试剂PEG-PCL-CPADN为链转移剂、偶氮二异丁氰（AIBN）作引发剂、通过可逆加成断裂链转移（RAFT）聚合的方法合成了一系列不同分子量的三嵌段聚合物聚乙二醇-聚己内酯-聚丙烯酸（PEG-PCL-PAA）,其中PEG段的分子量为5 kDa﹑PCL段的分子量为18 kDa、PAA段的分子量为0.8、3.1和6.1 kDa。利用薄膜水化法可直接在水溶液中通过自组装得到聚合物囊泡,动态光散色仪（DLS）测定其粒径为120-200 nm（PDI 0.09-0.25）;通过共聚焦激光显微镜（CLSM）证实了其具有聚合物囊泡的结构。通过对不同PAA形成聚合物囊泡的表面电位的测试可判断,该聚合物囊泡含有不对称的膜结构,较短的PAA段（0.8和3.1 kDa）分布在囊泡膜的内表面,较长的PEG段（5 kDa）则分布在囊泡膜的外表面。利用该聚合物囊泡内表面的羧基的静电吸引作用力可以高效包裹亲水性的、含有胺基的DOX·HCl（载药率高达12.4 wt.%）,同时可在疏水的囊泡膜内包裹疏水性药物姜黄素（载药率高达11.8 wt.%）。从阿霉素的体外释放结果可以看到,在模拟细胞外条件下即pH 7.4和生理盐浓度下,包裹的阿霉素释放缓慢,而在模拟细胞内内涵体、溶酶体的条件下及pH 5.0和生理盐浓度下,包裹的阿霉素释放速度显著增强,表明在被细胞内吞后,阿霉素能够被可控地释放到细胞内。再者,所有组分PEG、PCL和PAA均是是美国FDA批准使用于医疗器械上的材料。因此,本章中设计的具有不对称膜结构的、生物可降解聚合物囊泡可用于抗癌药物盐酸阿霉素和姜黄素的高效装载和释放,有望克服癌症治疗中产生的耐药性,从而实现癌症的高效联合治疗。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1.1 引言
• 1.2 聚合物胶束
• 1.2.1 聚合物胶束的组成和特点
• 1.2.2 聚合物胶束及载药聚合物胶束的制备方法
• 1.3 交联的聚合物胶束
• 1.3.1 壳交联
• 1.3.2 核交联
• 1.3.3 界面交联
• 1.4 具有靶向性的聚合物胶束
• 1.5 多重刺激响应性聚合物胶束
• 1.6 聚合物胶束的生物医学应用
• 1.6.1 聚合物胶束作为药物/蛋白质载体
• 1.6.2 聚合物胶束在基因载体方面的应用
• 1.7 聚合物囊泡的概述
• 1.7.1 聚合物囊泡的定义和组成
• 1.7.2 聚合物囊泡及其载药的制备方法
• 1.7.3 具有不对称膜的聚合物囊泡简介
• 1.7.4 刺激响应性聚合物囊泡
• 1.8 聚合物囊泡用作纳米药物载体
• 1.8.1 聚合物囊泡包裹小分子抗癌药物
• 1.8.2 聚合物囊泡包裹蛋白质
• 1.8.3 聚合物囊泡包裹基因
• 1.9 本论文的设计
• 参考文献
• 第二章 表面偶联叶酸的、界面交联的、生物可降解聚合物胶束用于紫杉醇的释放
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 材料及试剂
• 2.2.2 聚合物表征
• 2.2.3 三嵌段聚合物PEG-PAC-PLA 的合成
• 2.2.4 聚合物FA-PEG-PLA 的合成
• 2.2.5 聚合物胶束的制备及其临界胶束浓度（CMC）的测定
• 2.2.6 聚合物胶束的交联
• 2.2.7 FITC 标记含有叶酸功能性胶束的制备
• 2.2.8 紫杉醇的包裹和释放
• 2.2.9 聚合物胶束和载药聚合物胶束的细胞毒性实验（MTT 实验）
• 2.2.10 流式细胞仪测定细胞内的荧光物质的含量
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 PEG-PAC-PLA 和 FA-PEG-PLA 嵌段聚合物的合成
• 2.3.2 聚合物胶束的制备和包裹紫杉醇及光交联
• 2.3.3 紫杉醇的体外释放
• 2.3.4 表面偶联叶酸的、载有紫杉醇的胶束对KB 细胞的毒性测试
• 2.3.5 使用流式细胞仪测定细胞对胶束的摄取情况
• 2.4 结论
• 参考文献
• 第三章 具有不对称膜结构的、生物可降解聚乙二醇-聚己内酯-聚丙烯酸聚合物囊泡同时用于亲水和疏水抗癌药物的包裹和控制释放
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 原料及试剂
• 3.2.2 RAFT 试剂CPADN 的合成
• 3.2.3 三嵌段聚合物的合成
• 3.2.4 聚合物囊泡的制备
• 3.2.5 聚合物囊泡临界聚集浓度（CAC）的测定
• 3.2.6 聚合物囊泡包裹亲水性药物盐酸多柔比星
• 3.2.7 用共聚焦激光显微镜（CLSM）观察同时包裹DOX·HCl 和疏水性尼罗红的聚合物囊泡结构
• 3.2.8 载有DOX·HCl 的聚合物囊泡的稳定性实验测定
• 3.2.9 DOX·HCl 的体外释放
• 3.2.10 聚合物囊泡包裹疏水性药物姜黄素（Curcumin）
• 3.2.11 Curcumin 的体外释放
• 3.2.12 聚合物囊泡同时包裹亲水性药物 DOX·HCl 和疏水性药物姜黄素（Curcumin）
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 通过RAFT 聚合合成三嵌段聚合物PEG-PCL-PAA
• 3.3.2 聚合物囊泡的制备
• 3.3.3 聚合物囊泡包裹小分子抗癌药物
• 3.3.4 包裹DOX·HCl 后的聚合物囊泡稳定性研究
• 3.3.5 DOX·HCl 的体外释放
• 3.3.6 聚合物囊泡包裹疏水性药物姜黄素（Curcumin）
• 3.3.7 姜黄素（Curcumin） 的体外释放
• 3.3.8 聚合物囊泡同时包裹亲水性药物DOX·HCl 和疏水性药物姜黄素
• 3.4 结论
• 参考文献
• 第四章 结论与展望
• 4.1 结论
• 4.2 问题与展望
• 攻读学位期间本人出版或公开发表的论著、论文
• 致谢