具有多重功效的血紅蛋白類氧載體的制備及其在腫瘤治療中的應(yīng)用.pdf

1、腫瘤組織的快速生長(zhǎng)和增殖導(dǎo)致其微環(huán)境顯著區(qū)別于正常組織。研究表明，腫瘤細(xì)胞通過分泌大量的生長(zhǎng)因子和蛋白水解酶等，作用于周圍的正常細(xì)胞及其細(xì)胞外基質(zhì)，使其發(fā)生各種生理、生化及形態(tài)上的變化，最終導(dǎo)致其微環(huán)境呈現(xiàn)乏氧、微酸等狀態(tài)，為腫瘤的發(fā)生、發(fā)展、侵襲以及轉(zhuǎn)移提供了必要的物質(zhì)基礎(chǔ)。其中，腫瘤的缺氧微環(huán)境不僅是造成腫瘤惡化和轉(zhuǎn)移的主要原因，而且還會(huì)顯著降低化療、放療、光動(dòng)力療法(PDT)等多種抗腫瘤治療的效果。因此，研究者們?cè)O(shè)計(jì)開發(fā)了多種人工

2、氧載體來改善腫瘤的缺氧微環(huán)境。然而，目前報(bào)道的這些人工氧載體只是作為化療、放疔等的輔助手段用于腫瘤治療，單獨(dú)使用時(shí)并不能發(fā)揮明顯的抗腫瘤效果，這極大的限制了其在腫瘤治療中的應(yīng)用。
　　近年來，隨著納米技術(shù)的蓬勃發(fā)展，研究者們針對(duì)腫瘤徼環(huán)境發(fā)展出了多種具有靶向性和響應(yīng)性的智能納米藥物傳輸系統(tǒng)。這為開發(fā)具有抗腫瘤效果的新型人工氧載體提供了思路。
　　基于上述分析，本課題利用納米技術(shù)設(shè)計(jì)了一系列具有多重功效的血紅蛋白類人工氧載體:

3、
　　一、溫敏型血紅蛋白類氧載體
　　血紅蛋白(Hb)是高等生物體內(nèi)負(fù)責(zé)運(yùn)載O2的一類蛋白質(zhì)，其衍生物被認(rèn)為是較理想的人工氧載體。然而，游離的血紅蛋白極易引發(fā)嚴(yán)重的毒副作用，且在無抗氧化劑時(shí)容易被氧化而失去載氧能力。因此，近年來研究者們利用各種納米載體來封裝或偶聯(lián)血紅蛋白，以提高其生物活性，減小毒副作用。在本章中，我們將血紅蛋白共價(jià)偶聯(lián)到溫敏型的葡聚糖基接枝共聚物（Dex-g-PNIPAAm）上，利用PNIPAAm獨(dú)特的熱力

4、學(xué)行為，研究了不同狀態(tài)下血紅蛋白的載氧行為。
　　首先通過單電子轉(zhuǎn)移活性自由基聚合(SET-LRP)法制備了三種不同接枝度的Dex-g-PNIPAAm，并在其主鏈上利用共價(jià)鍵成功引入血紅蛋白，制備了一系列血紅蛋白類人工氧載體（Hb-Dex-g-PNIPAAm）。動(dòng)態(tài)光散射(DLS)結(jié)果證實(shí)Hb-Dex-g-PNIPAAm具有顯著的溫敏性，其低臨界溶解溫度(LCST)介于33～34℃。而臨界膠束濃度(CMC)以及透射電鏡(TEM)測(cè)

5、試則證明:37℃時(shí)，該溫敏型血紅蛋白氧載體在較低的濃度下就能形成獨(dú)立的、尺寸均一的球形納米顆粒。通過紫外-可見分光光譜研究了不同接枝度的Hb-Dex-g-PNIPAAm在25和37℃下的氧結(jié)合能力和抗氧化行為，結(jié)果顯示:相同溫度下，Hb-Dex-g-PNIPAAm的氧結(jié)合速率和抗氧化能力隨PNIPAAm接枝度的增加而增大。特別是在37℃時(shí)，接枝度較高的兩種Hb-Dex-g-PNIPAAm比純Hb具有更長(zhǎng)的半衰期和更小的自動(dòng)氧化速率，表明

6、膠束化的Dex-g-PNIPAAm為Hb提供了較好的保護(hù)作用，增強(qiáng)了其在空氣中的穩(wěn)定性。
　　二、具有腫瘤靶向性的血紅蛋白類氧載體
　　腫瘤細(xì)胞表面會(huì)異常高表達(dá)葡萄糖轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白-1(GLUT-1)，以滿足其對(duì)能量的大量需求。因此，以GLUT-1為靶向受體，設(shè)計(jì)經(jīng)糖基化修飾的納米藥物載體，有助于提高藥物的利用率，降低其對(duì)正常組織的毒副作用。本章制備了一種含糖的具有腫瘤靶向性的血紅蛋白氧載體，既能更有效地識(shí)別腫瘤細(xì)胞，又具有良好的

7、載氧能力;在此基礎(chǔ)上，若同時(shí)負(fù)載抗腫瘤藥物，則有望實(shí)現(xiàn)集靶向、抑制腫瘤乏氧狀態(tài)、藥物治療為一體的新型抗腫瘤策略。
　　具體地，首先通過可逆加成-斷裂鏈轉(zhuǎn)移(RAFT)聚合法合成了含糖聚合物PMAG-b-PMAA，然后利用“巰-烯”點(diǎn)擊反應(yīng)在PMAG-b-PMAA的側(cè)鏈上成功接枝乙烯基封端的聚己內(nèi)酯(PCL)，制備了兩親性接枝共聚物PMAG-b-PMAA-g-PCL，并在此基礎(chǔ)上共價(jià)偶聯(lián)了血紅蛋白，得到了具有腫瘤靶向性的血紅蛋白類氧

8、載體Hb-GlycoMs。利用核磁共振氫譜(1H NMR)和紅外光譜(FTIR)對(duì)各級(jí)產(chǎn)物進(jìn)行了表征，并通過DLS和TEM考察了Hb-GlycoMs的膠束化行為。紫外-可見分光光譜顯示Hb-GlycoMs保持了良好的氧結(jié)合能力和抗氧化性能。在此基礎(chǔ)上，利用濁度法和熒光標(biāo)記法研究了Hb-GlycoMs對(duì)外源凝集素及腫瘤細(xì)胞的親和性，結(jié)果顯示:Hb-GlycoMs對(duì)表面過表達(dá)GLUT-1的Hela細(xì)胞具有更強(qiáng)的親和力，能夠克服靜電排斥作用，

9、內(nèi)化進(jìn)入Hela細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中。
　　三、共負(fù)載光敏劑的血紅蛋白類氧載體
　　近年來，光動(dòng)力療法(PDT)迅速發(fā)展，目前已被廣泛應(yīng)用于癌癥或其他非惡性增生的治療。然而，研究表明PDT的光敏作用無法在缺氧的腫瘤組織區(qū)域發(fā)生;而且隨著PDT的進(jìn)行，O2的消耗量不斷增加，將會(huì)加重治療區(qū)域的缺氧狀態(tài)，降低治療效果。這些都極大的限制了PDT在腫瘤治療中的應(yīng)用。本章制備了一種共負(fù)載光敏劑的血紅蛋白氧載體，既能改善腫瘤部位的乏氧狀態(tài)，又

10、可補(bǔ)償PDT過程中消耗的O2，二者協(xié)同作用，提高了PDT的治療效果。
　　通過原子轉(zhuǎn)移自由基聚合(ATRP)法和EDC偶聯(lián)法制備了血紅蛋白偶聯(lián)的PEG-b-PAA-b-PS膠柬(HbMs)，并利用其疏水內(nèi)核包載光敏劑ZnPc，得到了共負(fù)載光敏劑的血紅蛋白類氧載體(ZnPc-loaded HbMs)。利用1H NMR、FTIR凝膠滲透色譜(GPC)等測(cè)試方法對(duì)各級(jí)產(chǎn)物進(jìn)行了詳細(xì)表征，并考察了其膠束化行為和載氧能力。在此基礎(chǔ)上，本章還