超順磁性Fe3O4磁性聚合物載藥膠束的制備與磁靶向載藥體系性能研究.pdf

1、癌癥是目前威脅人類生命健康的頭號(hào)殺手，癌癥的非手術(shù)治療手段主要包括放療和化療。由于抗腫瘤藥物對(duì)腫瘤細(xì)胞缺乏特異選擇性，對(duì)正常細(xì)胞也產(chǎn)生同樣的殺傷效果。因此，腫瘤靶向治療在腫瘤的治療過(guò)程中越來(lái)越顯得尤為重要。
　　 抗腫瘤靶向藥物傳輸系統(tǒng)是腫瘤靶向的重要方面，把有效的抗癌藥物選擇性地輸送到腫瘤病灶，合理控制藥物劑量，從而降低抗腫瘤藥物對(duì)正常組織的毒副作用。磁性靶向藥物傳輸系統(tǒng)是靶向傳輸體系的一種，它是由藥物、磁鐵粒子及骨架材料組成

2、的給藥體系，在外磁場(chǎng)的作用下將抗腫瘤藥物選擇性地送達(dá)并定位于腫瘤病灶。本文旨在通過(guò)超順磁性Fe3O4磁性聚合物載藥膠束的制備，探討制備磁靶向藥物傳輸體系的新途徑。研究制備阿霉素載藥膠束和Fe3O4阿霉素磁性載藥膠束的方法，在制備膠束的基礎(chǔ)上對(duì)兩種聚合物載藥膠束進(jìn)行含量測(cè)定及結(jié)構(gòu)表征。
　　 目的:
　　 設(shè)計(jì)和制備具有磁響應(yīng)的磁性聚合物載藥膠束。首先，通過(guò)聚合物反應(yīng)合成不同分子量的嵌段聚合物MePEG-PCL，在對(duì)嵌段聚

3、合物進(jìn)行表征的基礎(chǔ)上，通過(guò)臨界膠束濃度的測(cè)定等手段進(jìn)行聚合物的篩選，確定適宜的聚合物。其次，通過(guò)溶劑熱法合成超順磁性的疏水Fe3O4納米粒子，并對(duì)其性能進(jìn)行表征。最后，以MePEG-PCL為聚合物，超順磁的疏水Fe3O4納米粒子為磁性材料，常用的抗腫瘤藥物阿霉素為模型藥物，在探討影響膠束形成的各種因素的基礎(chǔ)上制備阿霉素載藥膠束和Fe3O4阿霉素磁性載藥膠束，分別對(duì)兩種聚合物載藥膠束進(jìn)行含量測(cè)定及結(jié)構(gòu)表征。探討不同pH介質(zhì)中載藥膠束的藥物

4、釋放行為，考察膠束體系的細(xì)胞毒性及磁性聚合物膠束的體外磁響應(yīng)能力，探索制備具有磁靶向的藥物傳輸體系的新方法。
　　 方法:
　　 通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合法合成不同分子量、不同鏈長(zhǎng)的兩嵌段聚合物MePEG-PCL和三嵌段共聚物PCL-PEG-PCL。采用甲氧基聚乙二醇、ε-己內(nèi)酯、聚氧乙烯6000為原料，以辛酸亞錫為催化劑，采用本體聚合法合成聚乙二醇—聚己內(nèi)酯兩嵌段聚合物和聚己內(nèi)酯—聚乙二醇—聚己內(nèi)酯三嵌段聚合物。并通過(guò)核磁共振氫譜

5、(1HNMR)、傅里葉紅外光譜(FT-IR)、凝膠滲透色譜(GPC)對(duì)共聚物的性能進(jìn)行表征。
　　 熒光法測(cè)定聚合物的臨界膠束濃度，考察聚合物形成膠束的能力。以阿霉素為模型藥物，采用透析法制備聚合物載藥膠束?？疾旄鞣N制備因素對(duì)聚合物膠束膠束大小及載藥量的影響。通過(guò)TEM及粒徑分析對(duì)膠束進(jìn)行表征，并通過(guò)體外釋藥實(shí)驗(yàn)測(cè)定阿霉素聚合物膠束的釋藥曲線。
　　 采用溶劑熱反應(yīng)方法，在較低的溫度下，以乙酰丙酮鐵為原料，油胺為還原劑，

6、在正己烷中，合成粒徑小于20nm的單分散的疏水的Fe3O4磁性納米粒子。探討制備反應(yīng)的影響因素（溶劑與還原劑的比例、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間等）對(duì)合成反應(yīng)的影響。通過(guò)透射電子顯微鏡(TEM)，X光粉末衍射，傅立葉變換紅外光譜和熱重分析等方法研究了納米粒子表面吸附和電磁性能。
　　 以MePEG-PCL為聚合物，阿霉素為模型藥物，超順磁性疏水Fe3O4納米粒子為磁性材料，制備負(fù)載超順磁氧化鐵(SIONP)及抗腫瘤藥物阿霉素(DOX)磁性

7、聚合物膠束載藥體系。以期獲得對(duì)癌細(xì)胞的磁靶向功能和治療作用的載藥體系。通過(guò)TEM、粒徑分析等手段對(duì)磁性膠束進(jìn)行表征。采用體外磁場(chǎng)及震動(dòng)樣品磁強(qiáng)計(jì)(VSM)對(duì)磁性膠束的磁性能進(jìn)行測(cè)定。通過(guò)體外釋藥實(shí)驗(yàn)考察磁性聚合物膠束中阿霉素的釋放特性。
　　 采用CCK-8法比較阿霉素/PEG-PCL空白膠束/阿霉素載藥膠束/磁性阿霉素載藥膠束的細(xì)胞毒性，考察不同膠束體系對(duì)K562細(xì)胞增殖的抑制作用。并通過(guò)流式細(xì)胞儀測(cè)定熒光強(qiáng)度，用以定性考察細(xì)

8、胞內(nèi)中阿霉素的含量，同時(shí)通過(guò)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)對(duì)磁性聚合物膠束的磁靶向性進(jìn)行初步研究。
　　 結(jié)果:
　　 通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)合成了MePEG-PCL嵌段聚合物。分別以MePEG和PEG6000為大分子引發(fā)劑，辛酸亞錫為催化劑，反應(yīng)溫度130℃，反應(yīng)36h，辛酸亞錫與ε-己內(nèi)酯質(zhì)量比為1/200分別合成了兩嵌段和三嵌段的PEG-PCL聚合物。1HNMR圖譜顯示出PCL和MePEG相應(yīng)的化學(xué)位移，F(xiàn)T-IR譜圖顯示2946cm-1和2

9、893cm-1處為-CH的伸縮振動(dòng)吸收峰，1734cm-1處為羰基C=O的伸縮振動(dòng)特征峰，1195cm-1為C-O的伸縮振動(dòng)峰，說(shuō)明共聚物中含有-COO-基團(tuán);2893cm-1的吸收峰為亞甲基的C-H伸縮振動(dòng)吸收峰，1107cm-1處為C-O-C的伸縮振動(dòng)特征峰，他們分別與MePEG的亞甲基和醚鍵相對(duì)應(yīng)，F(xiàn)T-IR結(jié)果證明共聚物中含有MePEG和PCL的結(jié)構(gòu)單元。產(chǎn)物GPC譜圖只含有一個(gè)單峰，說(shuō)明體系中只含有一種聚合物，兩種產(chǎn)物的分散指

10、數(shù)PDI分別為1.23和1.27，表明產(chǎn)物具有較好的單分散性。根據(jù)1HNMR和GPC譜圖結(jié)果計(jì)算出嵌段聚合物的分子量，結(jié)果表明合成的聚合物的分子量與預(yù)計(jì)合成的分子量較為吻合。DSC譜圖顯示隨著疏水鏈段的增加，玻璃化溫度提高，相應(yīng)的DSC的吸熱峰向高溫方向移動(dòng)?？傊?，本合成方法產(chǎn)率高，產(chǎn)品純度高。合成的聚合物分子量符合預(yù)期，具有較好的單分散性。
　　 采用一種簡(jiǎn)單、方便的溶劑熱合成方法，以乙酰丙酮鐵為原料，油胺為還原劑，低沸點(diǎn)的正

11、己烷為溶劑，在190℃反應(yīng)8h制備出單分散的超順磁性疏水性Fe3O4納米粒子。Fe3O4納米粒子的粒徑可以通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系中油胺與正己烷的體積比來(lái)控制。FI-RI和熱重分析表明制備的Fe3O4粒子表面存在油胺分子形成的多層吸附層，這層吸附層的存在對(duì)納米粒子的表面性質(zhì)和穩(wěn)定性具有重要的作用。油胺在合成反應(yīng)中既是還原劑又是穩(wěn)定劑。Fe3O4納米粒子具有強(qiáng)疏水性，可以在正己烷中形成穩(wěn)定的均勻的分散體系。
　　 以合成的嵌段聚合物為載體

12、，以阿霉素為模型藥物，用透析法制備了負(fù)載阿霉素的聚合物膠束。采用五種合成聚合物制備了阿霉素聚合物膠束，結(jié)果顯示，三嵌段聚合物所形成的膠束粒徑明顯大于兩嵌段聚合物，膠束的載藥能力僅與疏水鏈段的分子量相關(guān)。當(dāng)聚合物的分子量相同時(shí)，兩嵌段聚合物形成的膠束的載藥量大于三嵌段聚合物形成的膠束。TEM照片顯示，膠束為核-殼結(jié)構(gòu)的球形粒子。膠束形狀規(guī)則，粒度大小均一，粒徑和zeta電位測(cè)定顯示空白膠束的粒徑為65.2nm，載藥膠束的粒徑為76.6nm

13、，載藥膠束的zeta電位為-5.79mv。RP-HPLC法測(cè)得阿霉素聚合物膠束的平均載藥量為（1.8±0.2）％，平均包封率為（45.2±2.1）％。阿霉素聚合物膠束的體外釋放實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在聚合物膠束中阿霉素具有緩釋的特性，阿霉素的釋放具有明顯的pH值依賴性。
　　 以粒徑為7nm的超順磁性Fe3O4為磁性材料，MePEG5K-PCL5K為聚合物材料，阿霉素為模型藥物，采用透析法制備了載有Fe3O4和阿霉素的磁性聚合物載藥膠束。

14、TEM顯示磁性聚合物載藥膠束為核-殼結(jié)構(gòu)的球形顆粒。聚合物膠束中載鐵量為15.2±2.3％(w/w)，阿霉素的載藥量為1.8±0.2％(w/w)。Fe3O4和藥物的加入增大了膠束內(nèi)核的體積，使膠束的粒徑增大。體外磁響應(yīng)實(shí)驗(yàn)顯示磁性聚合物膠束具有較好的磁響應(yīng)能力，磁滯回線的測(cè)定表明在膠核內(nèi)的Fe3O4保持其超順磁性的性能，但由于聚合物的存在，使其飽和磁化強(qiáng)度由59.70emu/g降低為24.71emu/g。體外釋藥實(shí)驗(yàn)表明磁性載藥膠束阿霉

15、素的釋放與聚合物膠束中阿霉素的釋放行為相似，為pH依賴的兩段式釋放模式。在pH值7.4的PBS緩沖溶液中兩者的釋放行為無(wú)明顯差異。而pH值5.5的酸性環(huán)境下，磁性聚合物中阿霉素的累計(jì)釋放量略大于只負(fù)載阿霉素的膠束中阿霉素的釋放量。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明成功的合成了具有磁響應(yīng)的磁性聚合物膠束。
　　 細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明阿霉素在不同的載體環(huán)境中對(duì)K562細(xì)胞具有不同的抑制細(xì)胞增殖作用，24h內(nèi)自由形式的阿霉素具有最高的抑制作用，而48h后阿霉素

16、膠束和磁性阿霉素膠束的抑制作用顯著增大，而自由狀態(tài)的阿霉素的抑制作用增長(zhǎng)緩慢，表明膠束的存在對(duì)阿霉素的釋放存在明顯的緩釋作用。同時(shí)，48h后磁性阿霉素膠束對(duì)細(xì)胞增殖的抑制作用遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于阿霉素膠束組表明Fe3O4納米粒子能增強(qiáng)阿霉素的藥效。
　　 流式細(xì)胞分析儀監(jiān)測(cè)48h后細(xì)胞內(nèi)阿霉素的熒光強(qiáng)度顯示磁性阿霉素膠束中阿霉素的熒光強(qiáng)度高于自由狀態(tài)阿霉素及阿霉素膠束。說(shuō)明Fe3O4磁性納米顆粒的存在可以提高阿霉素在細(xì)胞中的濃度。
　

17、　 小鼠腎臟中阿霉素含量的測(cè)定顯示在外磁場(chǎng)作用下的的腎臟中阿霉素的含量明顯增大，小鼠腎臟組織HE染色實(shí)驗(yàn)可觀察到外磁場(chǎng)作用下的的腎臟中Fe3O4納米粒子數(shù)量增多。這些都表明磁性聚合物膠束在體內(nèi)具有較好的磁場(chǎng)響應(yīng)，磁性載藥膠束具有磁靶向作用
　　 結(jié)論:
　　 通過(guò)開(kāi)環(huán)聚合物反應(yīng)合成了MePEG-PCL嵌段聚合物，1HNMR，F(xiàn)T-IR，GPC和DSC等測(cè)試表明本合成的聚合物分子量符合預(yù)期，具有較好的單分散性。溶劑熱法合

18、成了超順磁性的疏水Fe3O4納米粒子，F(xiàn)e3O4納米粒子的粒徑可以通過(guò)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系中油胺與正己烷的體積比來(lái)控制。以MePEG-PCL為聚合物，常用的抗腫瘤藥物阿霉素為模型藥物制備了核-殼結(jié)構(gòu)的阿霉素載藥膠束，膠束形狀規(guī)則，粒度大小均一。在成功制備聚合物膠束的基礎(chǔ)上采用超順磁性疏水Fe3O4納米粒子為磁性材料制備了Fe3O4阿霉素磁性載藥膠束。磁性載藥膠束阿霉素的釋放與聚合物膠束中阿霉素的釋放行為相似，為pH依賴的兩段式釋放模式。阿霉素在