多功能磁性介孔氧化硅納米顆粒在腫瘤藥物輸送和成像中的應用研究.pdf

1、腫瘤是危害人類健康的主要疾病。在腫瘤的藥物治療過程中，藥物對腫瘤細胞產(chǎn)生抑制作用的同時，也對正常組織造成一定的毒副作用。近年來，利用納米材料作為腫瘤藥物輸送載體，來降低藥物的毒副作用，提高藥物療效，是研究者一直在關注的問題。然而腫瘤細胞和組織的復雜性，使得采用單一抗腫瘤藥物的治療手段常常導致治療效果不顯著，因此近年來，臨床上逐漸采用腫瘤聯(lián)合治療的策略，利用多種藥物來達到更好的腫瘤抑制作用。同時，腫瘤組織浸潤和轉染等特征，使得腫瘤在不同發(fā)

2、展時期具有很大差異性的，從而造成了診斷的障礙。因此，發(fā)展合適的納米藥物載體，使之既能夠合適載帶多種化療藥物，以用于腫瘤聯(lián)合治療；又具有示蹤和成像功能，以達到對腫瘤治療效果更好的監(jiān)測，是研究者希望解決的問題。
　　近年來，介孔氧化硅納米顆粒（MSN）在生物與醫(yī)學研究領域得到了極大的關注。因為良好的生物相容性，獨具特征的介孔結構，粒徑和孔徑可調(diào)的特征，使 MSN逐漸顯示出作為藥物載體的優(yōu)勢。同時，研究者還發(fā)現(xiàn)，MSN也具有優(yōu)良的成像性

3、能。因此，圍繞MSN在生物和醫(yī)學領域的應用為目的的材料設計與合成的研究，已經(jīng)進行得如火如荼。在此基礎上，利用MSN作為治療腫瘤的多功能載體引起了研究者的興趣。
　　在此認識基礎上，本論文研究了多功能磁性介孔氧化硅納米顆粒（M-MSN）應用于腫瘤治療方面的一些基本問題，包括適用于腫瘤聯(lián)合治療的多種化療藥物載帶方法與機制；M-MSN在腫瘤細胞中內(nèi)吞機理與提高內(nèi)吞效率的方法；M-MSN應用于腫瘤成像的探索，以及提高MSN腫瘤靶向性的方法

4、等。
　　在第二章的內(nèi)容中，我們報道了采用M-MSN載帶多種化療藥物，以達到腫瘤聯(lián)合治療效果的方法。我們合成了50 nm粒徑大小的M-MSN。通過透射電鏡表征得知，這種納米顆粒具有20 nm左右的介孔殼層，中間包覆10 nm左右Fe3O4納米顆粒作為核結構。我們研究了這種顆粒單獨載帶不同的化療藥物，即阿霉素，紫杉醇，雷帕霉素三種化療藥物，以及載帶這三種藥物親疏水性組合的行為，發(fā)現(xiàn)三種藥物具有較高的載帶量（>15 wt％）；同時我們

5、發(fā)現(xiàn)，在兩種藥物組合載帶的過程中，一種藥物的載帶量會影響另一種藥物的載帶，從而達到調(diào)控兩種藥物載帶量和載帶比例的目的。我們研究了藥物在體外和細胞內(nèi)的釋放過程，以及所產(chǎn)生的腫瘤細胞凋亡和抑制作用。我們發(fā)現(xiàn)，與藥物分別載帶相比，多種藥物同時載帶，能夠產(chǎn)生比兩種藥物所產(chǎn)生的共同抑制效果更有效的腫瘤細胞抑制作用。
　　第三章內(nèi)容中，我們報道了磁場作用在M-MSN內(nèi)吞過程中所起的作用。我們發(fā)現(xiàn)，外加磁場能夠顯著增強M-MSN在腫瘤細胞中的內(nèi)

6、吞效率，而這種內(nèi)吞效率的提高是一個時間和顆粒濃度依賴的過程。隨后我們研究了磁場作用下M-MSN在腫瘤細胞中內(nèi)吞的機制。實驗結果發(fā)現(xiàn)，M-MSN在A549非小細胞肺癌細胞與MCF-7乳腺癌細胞中，是通過網(wǎng)格蛋白介導的內(nèi)吞途徑進入到細胞內(nèi)的。值得注意的是，磁場的作用并未導致M-MSN內(nèi)吞途徑的改變，而是通過加速M-MSN與細胞膜接觸的過程。研究還發(fā)現(xiàn)，磁場能夠增強M-MSN輸送化療藥物進入細胞的效率，從而提高了腫瘤抑制效果。
　　在第

7、四章中，我們探索了M-MSN作為核磁共振成像載體的能力。通過測定 M-MSN的核磁共振對比增強能力，即弛豫率，我們發(fā)現(xiàn)，M-MSN的弛豫率達到309 mM/s。同時，我們研究了介孔氧化硅包覆層對M-MSN弛豫率的貢獻。通過與具有相同粒徑大小的非介孔氧化硅包覆Fe3O4磁核形成磁性氧化硅納米顆粒弛豫率對比，我們發(fā)現(xiàn)磁性介孔氧化硅納米顆粒具有更高的弛豫率。由此，介孔層對M-MSN的弛豫率具有增強的作用。我們認為這種增強作用是由于介孔導致了水

8、分子擴散時間延長而引起的。隨后我們測定了M-MSN標記腫瘤細胞后的的體外核磁共振成像，與未標記結果相比，M-MSN能夠分辨出少至25,000個標記細胞，且能產(chǎn)生較明顯的圖像對比度。在小鼠的肝臟移植腫瘤模型中，在M-MSN對肝臟部位進行標記后，通過核磁共振成像能夠?qū)⑤^小的腫瘤組織從肝臟部位區(qū)分出來，從而得到了核磁共振成像增強效果。
　　在第五章的內(nèi)容中，我們初步探討了提高M-MSN對腫瘤組織靶向性的方法。我們采用小鼠骨髓間充質(zhì)干細胞

9、作為靶向運輸M-MSN的工具。在體外研究中，M-MSN具有較高的骨髓間充質(zhì)干細胞標記效率，以及較低的細胞毒性。同時我們研究了裝載M-MSN對間充質(zhì)干細胞的生物學功能的影響，結果表明，M-MSN并未影響間充質(zhì)干細胞的遷移和分化能力。在此基礎上，我們建立了小鼠肝癌皮下瘤模型，以進一步研究M-MSN在間充質(zhì)干細胞協(xié)助下對腫瘤的靶向效率。我們采用了活體熒光成像對Cy5標記的M-MSN在小鼠內(nèi)的分布，發(fā)現(xiàn)在4天時間內(nèi)，無論直接尾靜脈注射，還是通過