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《复旦大学》 2012年
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介孔二氧化硅包覆金纳米棒的肿瘤热疗—化疗联合治疗研究

沈顺  
【摘要】:临床研究表明,热疗-化疗的联合治疗可以明显增强抗肿瘤疗效,主要由于热疗在杀死癌细胞的同时,有助于化疗药物进入肿瘤细胞和增加化疗药物的细胞毒性。但传统的热疗-化疗联合治疗技术很难达到理想效果,受限于化疗药物和热疗制剂很难同时到达肿瘤部位,协同发挥作用。当前,纳米技术的迅猛发展,纳米材料由于其纳米尺度所固有的独特物理性质,在肿瘤治疗方面可以发挥重要的作用。新型纳米系统的热疗-化疗联合治疗研究正成为肿瘤治疗的研究热点。 本课题设计并构建了一种新型的基于介孔二氧化硅包覆金纳米棒(GNRs@mSiO2)的肿瘤热疗-化疗联合治疗靶向递释系统。该系统可利用mSiO2孔道高效负载药物,通过近红外激光照射,纳米粒发热的同时能加快药物释放;经过PEG和RGD修饰后的纳米粒具有很好的生物相容性和很低的生物毒性,可避免单核巨噬系统的吞噬,并能主动靶向肿瘤细胞和组织。该系统能够同时发挥热疗-化疗的联合治疗效果,相比单纯的化疗或热疗,可显著提高抗肿瘤效果。 本文第一章为DOX-pGNRs@mSiO2-RGD的构建和表征。采用种子诱导生长法合成均一的长径比为3.92:1的GNRs纳米粒;然后利用GNRs表面CTAB作为模板剂,加入正硅酸乙酯(TEOS)形成Si02包覆GNRs的核壳结构;再用硝酸铵乙醇溶液通过离子交换去除CTAB模板剂,制备GNRs@mSiO2纳米粒。该纳米粒呈棒状结构,粒径长宽为80×50nm,有两个表面等离子共振(Surface plasmon resonance, SPR)峰,横向SPR峰约为530nm,纵向SPR峰约为800nm。纳米粒比表面积为327.42m2/g,孔体积为0.64cm3/g,平均孔道直径2.9nm。为了提高肿瘤靶向效率,对GNRs@mSiO2纳米粒表面进行了PEG和RGD修饰。 GNRs@mSiO2纳米粒可吸收近红外激光并将其转换成大量的热能,发热效果与纳米粒的浓度、激光照射强度、激光照射时间相关。由于合适的介孔孔道和巨大的比表面积,GNRs@mSiO2, pGNRs@mSiO2和pGNRs@mSiO2-RGD纳米粒在pH7.4的PBS溶液中,载DOX药量分别为28.1%士1.4%、25.2±1.5%和25.5±1.1%。DOX释放为pH依赖型,在酸性环境中释放较快;而近红外激光照射也可触发纳米粒快速释放药物。 第二章为pGNRs@mSiO2-RGD的细胞摄取和肿瘤靶向特性考察。生物透射电镜、荧光显微镜直观结果显示,A549细胞对pGNRs@mSiO2-RGD的摄取量大于pGNRs@mSiO2;且孵育时间越长,细胞摄取纳米粒越多DOX-pGNRs@mSiO2-RGD和DOX-pGNRs@mSiO2与A549孵育2h的流式结果表明,修饰RGD的纳米粒其DOX-positive细胞数为32.20%,而未修饰纳米粒仅为14.19%,说明RGD有助于GNRs@mSiO2的细胞内吞。用Lysotracker green和DAPI分别对细胞溶酶体和细胞核进行染色,激光共聚焦显微镜观察表明,DOX-pGNRs@mSiO2-RGD被细胞内吞后,经溶酶体途径转运;此外,DOX可以在细胞内从载体中释放,作用于细胞核。 以Balb/c小鼠皮下A549瘤为模型,考察了pGNRs@mSiO2-RGD对肿瘤的主动靶向特性。以DiR为活体成像荧光探针,将其载于pGNRs@mSiO2和pGNRs@mSiO2-RGD,活体成像结果显示,pGNRs@mSiO2-RGD对Balb/c荷瘤鼠的肿瘤靶向性优于pGNRs@mSiO2c 第三章为DOX-pGNRs@mSiO2-RGD的热疗-化疗治疗效果评价。细胞实验发现,DOX-pGNRs@mSiO2-RGD加激光照射的热疗-化疗联合治疗对A549细胞的细胞毒性,在材料浓度为40μgmL-1时的毒性最强,优于单纯的DOX化疗和pGNRs@mSiO2-RGD加激光照射热疗。 近红外热成像仪测温结果显示,尾静脉给药2h后,近红外激光照射pGNRs@mSiO2-RGD组裸鼠肿瘤表面的升温幅度高于pGNRs@mSiO2组,30s内从31.5℃升至65.9℃,说明偶联RGD的纳米粒有利于肿瘤热疗。A549荷瘤鼠的药效评价结果显示,DOX-pGNRs@mSiO2-RGD加激光照射对A549肿瘤的抑瘤效果,显著优于单纯的DOX化疗和pGNRs@mSiO2-RGD加激光热疗。 上述的体内药效学评价结果与纳米粒的细胞摄取和靶向性结果相吻合,表明DOX-pGNRs@mSiO2-RGD具有良好的肿瘤靶向性和化疗-热疗联合治疗作用,有望提高抗肿瘤效果。 第四章为pGNRs@mSiO2-RGD的初步毒性评价。A549细胞毒性结果显示,有CTAB残留于孔道内的GNRs@mSiO2,在高浓度时有一定的细胞毒性,经硝酸铵乙醇溶液离子交换去除CTAB后无明显的细胞毒性。单纯激光照射A549细胞,对细胞生存无影响。pGNRs@mSiO2和pGNRs@mSiO2-RGD无明显的细胞毒性。 血常规指标显示,静脉注射pGNRs@mSiO2-RGD不引起各项指标发生明显异常,但pGNRs@mSiO2对血小板和红细胞容积产生一定影响;CD68染色结果显示,pGNRs@mSiO2和pGNRs@mSiO2-RGD不引起心、脾、肺、肾的巨噬细胞增多,仅对肝产生轻微毒性。HE染色结果显示,DOX-pGNRs@mSiO2和DOX-pGNRs@mSiO2-RGD与对照组相比,组织无明显病理反应,而且可以降低DOX对心脏和肾脏的毒性。表明DOX-pGNRs@mSiO2-RGD具有良好的生物相容性和较低的急性毒性。
【学位授予单位】:复旦大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:R730.5

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