磁性氧化铁纳米管用于难溶性抗肿瘤药物的靶向传输

论文摘要

大多高效抗肿瘤药物在水中有较大的溶解问题，导致其在临床上因缺乏有效的给药方式而利用度大大降低。因此，研究开发理想的给药方式一直以来是药剂研究人员较为关注的问题。为打破药物难溶性这一瓶颈，我们尝试开发出一种新型的多功能磁性氧化铁纳米颗粒用于难溶性抗肿瘤药物的靶向输送。首先，我们利用简单的水热合成方法，制备得到了氧化铁纳米球和纳米棒。对其进行必要的PEG化修饰后，比较分析了细胞内吞不同形状纳米颗粒的能力。结果显示，对于棒状结构的纳米颗粒细胞展现出较快的识别内吞速率和较大的内吞总量。激光共聚焦显微镜成像结果显示，细胞内纳米棒颗粒的数量明显多于纳米球的数量。在此部分的研究中，我们筛选得到了氧化铁纳米材料用于难溶性抗肿瘤药物磁靶向输送的优良形状：磁性纳米棒。接下来，为实现难溶性抗肿瘤药物（PTX）的大量装载，我们对磁性氧化铁纳米棒进行了再开发，得到了纳米管状结构。进一步的PEG化修饰可实现对RES系统有效的隐形效果。纳米管的中空结构具有较大空间，为药物的大量装载提供了前提条件；负压状态下，我们利用PTX的乙醇饱和溶液，实现了纳米管对于难溶药物PTX晶体的装载，这种晶体装载拥有绝对的药物浓度，装载量大大提升，可达12.1%w/w。最后，我们对装载药物后的磁性氧化铁纳米管进行了一系列的药效学评价工作。将不同的PTX制剂与细胞相互作用后，测定细胞内的药物含量发现，纳米管作为药物的载体胞内药物含量明显增加，而在外部磁场的作用下，胞内药物含量增加的趋势更为显著；载药纳米管被细胞内吞后与胞内的溶酶体有高度的共定位现象，其拥有的酸性环境破坏了纳米管的完整结构，使得结晶药物被释放，大大加快了药物的释放速率；细胞杀伤实验结果显示，与商品化PTX注射液Taxol溶剂的毒副作用不同，磁性氧化铁纳米管具有良好的生物兼容性；载药后纳米管作为药物载体，在无外加磁场的情况下其对肿瘤细胞杀伤效果与紫杉醇注射液Taxol效果相当，如外加磁场作用，其可显著增加载药纳米管杀伤肿瘤细胞的能力，大大提升了药物的生物利用度。本研究工作中，我们构建得到的磁性氧化铁纳米管PTX制剂具有较多优势：首先，棒状结构利于其被细胞内化入胞，内吞速率和内吞总量均表现出较大优势；其次，PEG化修饰的纳米管具有优良的RES隐形效果；再次，中空结构为药物的装载提供了较大的空间，载药方法优化后实现了药物的大量装载；此外，磁实体纳米管结构具有优越的磁响应效果，磁靶向能力得到大大加强，从而使细胞内吞纳米管的数量进一步提高；同时，纳米管展现出较好的pH敏感性，纳米管与胞内溶酶体高度共定位后其酸性环境大大加快了纳米管内药物的释放速率；最后，细胞杀伤实验结果显示，磁性氧化铁纳米管不仅具有良好的生物兼容性，而且载药后纳米管作为药物载体可显著增强细胞的杀伤效果，其在难溶性抗肿瘤药物的输送领域展现出较大的临床应用潜力。

论文目录

• 目录
• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 肿瘤治疗
• 1.1.1 常规治疗方法
• 1.1.2 肿瘤治疗新方法
• 1.2 难溶性抗肿瘤化学药物
• 1.3 靶向型药物输送系统
• 1.4 磁性氧化铁纳米材料
• 1.5 立题依据与论文内容
• 1.5.1 论文立题依据
• 1.5.2 论文研究内容
• 第2章 理想磁性氧化铁纳米颗粒的筛选
• 2.1 引言
• 2.1.1 被动靶向型输送系统
• 2.1.2 主动靶向型输送系统
• 2.1.3 氧化铁纳米材料
• 2.1.4 氧化铁纳米颗粒形状的筛选
• 2.2 实验试剂和仪器
• 2.2.1 主要材料和试剂
• 2.2.2 主要实验仪器
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 α-Fe2O3纳米球以及纳米棒的制备
• 2.3.2 α-Fe2O3纳米颗粒的 PEG 化修饰
• 2.3.3 各种肿瘤细胞的培养
• 2.3.4 ICP-OES 测定细胞内吞氧化铁纳米颗粒的数量
• 2.3.5 细胞内吞不同形状氧化铁纳米颗粒的 LSCM 观察
• 2.3.6 纳米颗粒形状对细胞内吞途径影响的考察
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 α-Fe2O3纳米球以及纳米棒的制备
• 2.4.2 α-Fe2O3纳米颗粒的 PEG 化修饰
• 2.4.3 细胞内吞纳米球和纳米棒的动力学行为
• 2.4.4 纳米颗粒形状对细胞内吞途径影响的考察
• 2.5 本章小结
• 第3章 磁性氧化铁纳米管的构建及药物装载
• 3.1 引言
• 3.1.1 磁性γ-Fe2O3纳米管的构建
• 3.1.2 磁性γ-Fe2O3纳米管 PEG 修饰
• 3.1.3 紫杉醇
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料和药品
• 3.2.2 实验仪器
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 α-Fe2O3纳米管的制备
• 3.3.2 磁性γ-Fe2O3纳米管的制备
• 3.3.3 PEG 化修饰磁性γ-Fe2O3纳米管
• 3.3.4 PEG 化的磁性γ-Fe2O3纳米管稳定性考察
• 3.3.5 巨噬细胞 J774A.1 的培养
• 3.3.6 ICP-OES 检测巨噬细胞吞噬 PEG 化前后纳米管数量
• 3.3.7 LSCM 观察巨噬细胞内吞 PEG 化前后纳米管数量
• 3.3.8 PEG 化磁性γ-Fe2O3纳米管的药物装载
• 3.3.9 HPLC 检测紫杉醇含量
• 3.3.10 磁性γ-Fe2O3纳米管载药量测定
• 3.4 结果与讨论
• 3.4.1 磁性γ-Fe2O3纳米管的制备
• 3.4.2 磁性γ-Fe2O3纳米管的 PEG 化修饰以及效果评价
• 3.4.3 PEG 化磁性γ-Fe2O3纳米管的药物装载
• 3.5 本章小结
• 第4章 载药磁性氧化铁纳米管的药效学评价
• 4.1 引言
• 4.1.1 磁性γ-Fe2O3纳米管的细胞内吞量
• 4.1.2 磁性γ-Fe2O3纳米管的细胞内定位
• 4.1.3 磁性γ-Fe2O3纳米管的生物相容性
• 4.1.4 载药磁性γ-Fe2O3纳米管的药效学评价
• 4.2 实验试剂和仪器
• 4.2.1 主要材料和试剂
• 4.2.2 主要实验仪器
• 4.3 实验方法
• 4.3.1 肿瘤细胞 A549 的培养
• 4.3.2 细胞内 PTX 含量的测定
• 4.3.3 HPLC 检测 PTX 含量
• 4.3.4 LSCM 观察细胞内吞磁性γ-Fe2O3纳米管
• 4.3.5 TEM 观察磁性γ-Fe2O3纳米管溶酶体共定位
• 4.3.6 LSCM 观察磁性γ-Fe2O3纳米管溶酶体共定位
• 4.3.7 体外条件下载药磁性γ-Fe2O3纳米管的药物释放
• 4.3.8 MTT 法检测载药磁性γ-Fe2O3纳米管抗肿瘤效果
• 4.3.9 流式细胞仪检测细胞的死活含量
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 细胞内吞磁性γ-Fe2O3纳米管数量考察
• 4.4.2 磁性γ-Fe2O3纳米管溶酶体共定位考察
• 4.4.3 载药磁性γ-Fe2O3纳米管体外药物释放
• 4.4.4 磁性γ-Fe2O3纳米管的生物相容性以及体外药效学评价
• 4.5 本章小结
• 第5章 结论与展望
• 5.1 主要结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 在学期间主要科研成果
• 一、发表学术论文