多功能磁性介孔硅纳米复合物协同抗肿瘤作用的实验研究

【摘要】：近些年来,纳米技术广泛应用于生物医疗领域,尤其是针对抗肿瘤作用的研究。利用纳米技术可以高度整合多模态成像及多重治疗功能于一体。实现肿瘤的诊断和治疗一体化。其中介孔硅纳米粒子(Mesoporous silica nanoparticles,MSNs)在抗肿瘤作用的研究中得到了广泛的关注。主要原因有以下几点:第一,MSNs本身具有良好的生物相容性,这为其作为诊疗载体提供了安全保障;第二,MSNs拥有可调节的介孔直径和丰富的比表面积,可以提高载药量;第三,基于MSNs丰富的表面化学,可对MSNs表面进行多功能化修饰,实现药物的可控释放,或靶向治疗;第四,磁性粒子或荧光分子可以整合到MSNs里面,赋予MSNs成像诊断功能。在此基础上,本课题研究了MSNs应用于肿瘤治疗及成像方面的一些基本问题,包括MSNs应用于联合治疗,联合成像和治疗于一体的研究。我们探讨了肿瘤细胞内吞MSNs的机制,MSNs在肿瘤磁共振成像方面的简单应用,以及如何赋予MSNs靶向功能提高肿瘤细胞的内吞,进而提高肿瘤治疗效率。在本文的第一章中,我们总结了近年来基于MSNs体系在癌症诊断和治疗方面的应用,总结了各种治疗方式和成像方式的优缺点,并对它们应用前景做了展望。在第二章的报道内容中,我们合成了核壳结构的磁性二氧化硅纳米粒子(Fe_3O_4@SiO_2),以磁性纳米粒子四氧化三铁(Fe_3O_4)作为内核,二氧化硅作为外壳,并在其表面修饰带正电荷的高分子聚合物聚乙烯亚胺(Polyethylenimine,PEI)用以输送血管内皮生长因子shRNA(VEGF shRNA),所得的纳米体系简称Fe_3O_4@SiO_2/PEI/VEGF shRNA。我们检测了Fe_3O_4@SiO_2/PEI/VEGF shRNA纳米复合体系在人类乳腺癌细胞MCF-7中对VEGF基因表达的影响,并初步探索了其作为核磁共振造影剂的潜力。结果表明Fe_3O_4@SiO_2/PEI/VEGF shRNA纳米复合体系在体外RNA水平和蛋白水平都能明显抑制VEGF的表达,并且能够用作磁共振成像造影剂。基于第二章我们设计了能够运输基因药物的硅纳米体系,在第三章的报道中我们使用磁性介孔硅纳米粒子(Magnet mesoporous silica nanoparticles,M-MSNs)作为基本骨架,在其介孔中装载化疗药物阿霉素(Doxycycline,DOX),并在其表面修饰具有靶向功能的聚合物聚乙烯亚胺-叶酸复合物(Polyethylenimine-folic acid,PEI-FA),使用该复合纳米体系,(简称M-MSN(DOX)/PEI-FA/VEGF shRNA)进行联合化疗和基因治疗。实验结果表明M-MSN(DOX)/PEI-FA/VEGF shRNA复合纳米体系具有叶酸靶向和磁靶向的双重靶向功能,与非靶向组相比能够明显提高人类宫颈癌细胞系(HeLa)的内吞,从而抑制HeLa细胞的生长。并且在HeLa细胞和人脐静脉内皮细胞(HUVECs)的共培养体系中,复合纳米体系能够显著的抑制HUVECs的迁移,侵袭和微管的形成。在第四章的报道内容中,我们合成了粒径在75nm左右的中空介孔硅纳米粒子(Hollow mesoporous silica nanoparticles,HMSNs),使用此纳米粒子加载化疗药物伊立替康(Irinotecan)和近红外燃料(IR820),简称HMII,进行联合化疗和光热治疗。在活体抗肿瘤作用的研究中,我们构建了Balbc小鼠乳腺癌移植肿瘤模型。我们发现在808nm的激光照射下,HMII能够显著抑制小鼠肿瘤的生长,并且在治疗的过程中小鼠的体重没有明显的变化,说明HMII具有良好的生物安全性和高效的抗肿瘤作用。