基于新型納米藥物載體的癌癥診療一體化應(yīng)用研究.pdf

1、癌癥是威脅人類生命的一種重大疾病。目前，癌癥的治療方法主要有化療、放療和手術(shù)治療，但是這些治療手段在臨床使用中遇到許多困難，使得癌癥的臨床治療效果并不理想。因此，開發(fā)新技術(shù)用于癌癥診療是非常迫切的。納米粒子尺寸較小，能夠特異性的穿入腫瘤組織深處，因此納米粒子在癌癥探測、診斷和治療領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。納米粒子載藥體系能夠通過高通透高滯留效應(yīng)(EPR)優(yōu)先聚集在腫瘤部位，使用納米粒子運載化療藥物，能夠使藥物在腫瘤部位的聚集濃度較高，而在正常組織

2、的聚集濃度較低，從而提高藥物的治療效率，降低對正常組織的毒副作用。此外，利用納米粒子裝載疏水藥物可以延長藥物在體內(nèi)的循環(huán)時間，提高藥物的治療效率。具有刺激響應(yīng)性的藥物載體能夠克服體內(nèi)和細(xì)胞內(nèi)的一些運輸障礙，在病變部位能發(fā)生特殊的物理化學(xué)變化以輔助癌癥治療，也可實現(xiàn)藥物的控制釋放，減少藥物的副作用，提高治療效率。另外，有些納米粒子可作為一些生物成像技術(shù)的造影劑，能夠在不損害身體組織的前提下，實時監(jiān)控體內(nèi)細(xì)胞的功能變化，并能檢測出潛伏期的疾

3、病。但不同的診療功能卻需要不同的納米粒子來完成。為了使納米技術(shù)在臨床應(yīng)用中變得簡單可行，將不同診斷治療功能集合在單一結(jié)構(gòu)的納米材料中，制備具有成像和藥物輸送等多功能的納米結(jié)構(gòu)體系就變得非常有意義。
　　由于人工合成藥物難以避免一些毒副作用，近些年來在生物制藥領(lǐng)域，天然藥物比如青蒿素(ART)引起了人們特別地關(guān)注。青蒿素是從中草藥中提取出來的一種含有倍半萜烯的內(nèi)過氧化物，并且被廣泛用于瘧疾治療。青蒿素具有較低的毒副作用。有報道稱青蒿

4、素也具有特殊的抗癌能力，對很多癌細(xì)胞系有明顯的治療作用。然而，青蒿素的水溶性較差，在體內(nèi)代謝較快，作用時間短，將其通過靜脈注射到體內(nèi)的治療效果不佳且需要大量的藥物注射。這些缺點阻礙了青蒿素在臨床治療中的應(yīng)用。如何利用納米技術(shù)有效的提高青蒿素的治療效率也成為亟待解決的問題。
　　本論文采用不同的化學(xué)合成法制備了幾種具有診療一體化的多功能復(fù)合結(jié)構(gòu)納米粒子，并利用制備的納米粒子裝載青蒿素，研究了其在體內(nèi)外治療癌癥的效果。具體工作包括以下

5、四個方面:
　　一、成功制備了具有pH響應(yīng)性的T1-T2*雙模式磁共振成像造影劑FeMn(SiO4)納米空心球。細(xì)胞毒性和病理分析顯示該納米空心球具有良好的生物相容性，這是保證其能夠在臨床上得到使用的必要條件。磁共振成像結(jié)果顯示，僅在FeMn(SiO4)納米空心球被注射到老鼠體內(nèi)10 min后，腫瘤部位和正常組織之間的T1與T2*成像均顯現(xiàn)出明顯差別。盡管MRI結(jié)果證實FeMn(SiO4)納米空心球最終會在肝臟內(nèi)代謝，但是病理分析

6、結(jié)果顯示在納米空心球被注射到老鼠體內(nèi)36小時后，肝臟未顯示出任何病變現(xiàn)象。因此，F(xiàn)eMn(SiO4)納米空心球可以通過EPR作用聚集在腫瘤部位，并可作為具有pH響應(yīng)性的T1-T2*雙模式磁共振成像造影劑對不同種類的癌癥進行診斷。
　　二、制備了多功能納米粒子Fe3O4@C@Ag。通過C層的物理吸附，阿霉素(DOX)與該納米粒子間的氫鍵相互作用和紅外光照射條件下DOX的羥基與納米粒子表面的羧基間的酯化反應(yīng)，該納米粒子對DOX的裝載量

7、能夠達(dá)到997 mg/g。由于Ag納米顆粒的表面等離子共振性能能夠使藥物與納米粒子之間生成的化學(xué)鍵斷裂，因此該納米粒子具有光控藥物釋放的能力。在避光條件下，吞噬了DOX-loaded Fe3O4@C@Ag納米粒子的HeLa細(xì)胞仍然具有很高的活性，而在紅外光照射條件下，多數(shù)細(xì)胞會趨于凋亡態(tài)。Fe3O4@C@Ag納米粒子光控藥物釋放的能力能夠降低DOX對正常細(xì)胞的毒性，同時提高DOX的抗癌效率。細(xì)胞毒性實驗也顯示Fe3O4@C@Ag納米粒子

8、本身具有很好的生物相容性。更重要的是，F(xiàn)e3O4@C@Ag納米粒子還具有雙光子成像和磁共振成像的能力。總之，多功能Fe3O4@C@Ag納米粒子顯示出了同時具備治療和診斷的潛能。
　　三、制備了一種具有pH響應(yīng)性的多功能藥物載體Fe3O4/C@Ag@mSiO2(FCA@mSiO2)納米粒子。它能夠同時將青蒿素(ART)和Fe2+運送到癌細(xì)胞內(nèi)并通過二者的協(xié)同作用殺死癌細(xì)胞。ART能夠被有效地儲存在該納米粒子的多孔SiO2殼層中，藥物

9、裝載量可達(dá)484 mg/g。同時，該納米粒子還能在酸性細(xì)胞器（溶酶體）中釋放出Fe2+，F(xiàn)e2+能夠以非酶促的形式使ART中的過氧橋斷裂，產(chǎn)生自由基殺死癌細(xì)胞。與單獨的ART相比，ART-loaded FCA@mSiO2納米粒子有更高的癌細(xì)胞生長抑制率。
　　四、研究了Mn2+與青蒿素的相互作用，發(fā)現(xiàn)Mn2+比Fe2+能更有效的催化青蒿素的過氧橋斷裂，產(chǎn)生更多的自由基，進而更有效的激發(fā)青蒿素的抗癌能力，據(jù)此，我們制備了具有好的生物

10、相容性和pH響應(yīng)性的納米粒子Fe3O4@MnSiO3-Folate（Fe3O4@MnSiO3-FA），利用該納米粒子運載青蒿素，可實現(xiàn)較高的抗癌效率。與其它基于Fe2+-青蒿素或其衍生物納米藥物的活體治療實驗結(jié)果比較，我們實驗所采用的藥物劑量是最小的。這一高效抗癌作用是由Mn2+與ART的協(xié)同作用貢獻的，但Mn2+與青蒿素相互作用并殺死癌細(xì)胞的機制還需要進一步研究。與目前臨床使用的抗癌藥物相比，青蒿素的毒副作用較小。且病理分析顯示ART