阿霉素/羟丙基-β-环糊精包合物的研究及在磁导靶向给药的应用

【摘要】： 恶性肿瘤是严重威胁人类生命的重大疾病。药物治疗在恶性肿瘤的治疗中占有重要地位,将抗肿瘤药物特异性递送到病变组织,不但可以保证药物在病变部位使用剂量,提高药物的治疗效率,而且还大大降低了对正常组织和器官的毒副作用。因此,以高效低毒为目标的肿瘤靶向治疗一直是肿瘤治疗研究的热点。 磁导靶向抗肿瘤药物载体,由磁性内核、骨架材料、药物三部分组成,可借助外加磁场实现对恶性肿瘤的靶向给药。针对一线抗肿瘤药物,骨架材料的选择尤为重要。基于生物相容性,生物可降解性等特点,白蛋白、淀粉,壳聚糖等生物高分子材料已经被广泛用作磁导靶向抗肿瘤药物载体的骨架材料。环糊精是一类两端开口直径不同的圆锥状中空筒型环状多糖化合物。环糊精及其衍生物的最大特点是具有特定的空腔,不同尺度的空腔,可以与特定大小和性状的小分子作用形成包合物。目前,环糊精的衍生物羟丙基-β-环糊精已经被中国食品与药品监督管理局(SFDA)批准作为口服药物辅料。美国食品与药品监督管理局(FDA)除批准羟丙基-β-环糊精作为口服药物辅料外,还批准其作为静脉注射药物的辅料。因此,将肾毒性低,溶血和刺激性小的羟丙基-β-环糊精作为磁导靶向抗肿瘤药物载体的骨架材料,研究其与抗肿瘤药物的相互作用特别是形成包合物的性质,对选择适宜的骨架材料,实现磁导靶向给药治疗具有重要意义。本课题首先研究了广谱抗肿瘤药物阿霉素与羟丙基-β-环糊精形成包合物的相关理论问题,并利用MTT和基因芯片技术研究了包合物在体外对肿瘤的抑制作用;合成磁导靶向抗肿瘤药物载体,探讨了对阿霉素的负载以及体外释药的规律。此外,建立了肝癌肿瘤模型,初步开展了载体在体内毒性以及靶向给药后药物在体内不同组织中的分布情况,为进一步体内抗肿瘤治疗研究奠定了基础。 以冷冻干燥法制备阿霉素/羟丙基-β-环糊精包合物,通过红外光谱、X射线衍射法、差热扫描法,核磁共振法表征包合物的形成,并利用量化计算及核磁共振数据阐释包合物的结构和阿霉素与羟丙基-β-环糊精之间的包合方式。紫外光谱和荧光光谱证明羟丙基-β-环糊精和阿霉素以1:1的方式络合,荧光光谱滴定计算络合常数Ka为2.08×10~4 M~(-1)。包合物光稳定性实验结果显示单独阿霉素的降解速度(k_0=0.0344h~(-1))与在羟丙基-β-环糊精存在条件下的降解速度(K_c=0.0947 h~(-1))相差3倍,说明羟丙基-β-环糊精明显延缓了阿霉素的光解,提高了阿霉素的光稳定性。 观察阿霉素/羟丙基-β-环糊精包合物对肿瘤细胞Walker-256影响,利用噻唑蓝比色法(MTT法),通过细胞形态变化,DNA断裂情况分析包合物在体外对肿瘤细胞的抑制作用,利用基因表达谱芯片分析包合物对阿霉素抗肿瘤作用的效果产生机理。MTT实验结果显示包合物增强阿霉素了抑制肿瘤细胞增殖作用,包合物处理肿瘤细胞后基因表达的改变,涉及细胞周期、细胞凋亡、DNA合成、细胞生长增殖、信号传导等过程相关的基因。在基因水平上对阿霉素/羟丙基-β-环糊精包合物抗肿瘤的具体作用机制进行研究,提示羟丙基-β-环糊精可能通过增强阿霉素诱导细胞凋亡作用来提高药效。 碱性条件下,超顺磁性纳米粒子和羟丙基-β-环糊精复合,将羟丙基-β-环糊精修饰在磁性纳米粒子表面,制备得到超顺磁性环糊精复合微粒。这种磁性复合微粒粒径在10-20 nm,饱和磁化强度59.9 emu/g,铁离子含量55.35%。磁性复合微粒对阿霉素载药量87.8 ug/mg,包封率67.7%。在体外释药表现出较好的阿霉素缓释功能,1d,4d,10d的累积释药量分别为35.5%,49.3%和76.5%。 大鼠体内初步实验,观察磁性复合微粒的靶向性和组织病理表现,证实介入注射磁性复合微粒引起组织可逆性轻度炎症反应,磁粒具有明显的肝靶向性。载药复合磁粒在肝癌大鼠内组织阿霉素浓度检测显示在外加磁场作用下,阿霉素可以有效聚集在肝脏靶部位,显示出肝组织阿霉素浓度明显高于肺、心、肾。