姜黄素纳米复合物的制备及其癌症化学预防活性研究

摘要

为了减少癌症的发病率和死亡率，通过癌症化学预防来逆转或延迟致癌作用是一种可以选择的、相对费用低廉的战略方案。最近，由于在食物供给中的日常使用、多样和有效的抗癌分子机制、对健康人群的可接受性以及很大的治疗指数，提取或纯化的植物化学物成为癌症化学预防药物研究的焦点。在大量被研究的植物化学物中，姜黄素类化合物脱颖而出，在细胞培养和临床前动物模型试验中表现出了巨大的癌症化学预防活性。但是，由于水溶性差、稳定性低以及生物利用度低等缺点，姜黄素并没有实现临床应用。鉴于此，本论文通过简单的溶剂沉淀法或化学沉淀法，制备出了三种载药量高、生理环境下稳定、低毒、生物相容性好、刺激响应型的姜黄素纳米复合物，提高了姜黄素的水溶性和稳定性，增强了其生物活性和生物利用度;同时，探究了姜黄素纳米复合物的抗氧化性及在体内外抑制癌细胞增殖的能力和机制，为食品中难溶性功能因子的开发以及姜黄素纳米复合物在癌症化学预防中的应用提供了重要的理论参考和科学依据。本论文主要研究内容与结果如下:
　　(1)姜黄素-聚乙烯吡咯烷酮纳米胶囊的制备及其体外癌症化学预防活性研究。
　　通过简单的酯化作用和溶剂沉淀法制备出了姜黄素-聚乙烯吡咯烷酮纳米胶囊。电镜、光谱表征和稳定性试验结果表明，姜黄素-聚乙烯吡咯烷酮纳米胶囊是直径约为50nm、载药量为89.54±3.65％、载药率为96.77±1.02％的球形颗粒，在磷酸盐缓冲溶液中具有较高的水解稳定性和光照稳定性，而且能够有效、持续地释放负载的姜黄素分子。自由基清除和细胞毒性试验结果表明，姜黄素-聚乙烯吡咯烷酮纳米胶囊对二苯代苦味酰基自由基和羟基自由基都有较高的清除能力，而且能够通过诱导细胞凋亡抑制HepG2人肝癌细胞增殖。
　　(2)姜黄素-纳米硒复合颗粒的制备及其体外癌症化学预防活性研究。
　　通过pH-协助的方法制备出了姜黄素-纳米硒复合颗粒。电镜、光谱表征和稳定性试验结果表明，姜黄素-纳米硒复合颗粒是直径约为125 nm的球形颗粒，姜黄素分子通过Se-O键牢固地结合到了纳米硒表面，这同时提高了姜黄素和纳米硒在磷酸盐缓冲溶液和无血清培养基中的稳定性。自由基清除试验结果表明，在低浓度时，姜黄素-纳米硒复合颗粒的自由基清除能力主要是负载的姜黄素分子的自由基清除能力，纳米硒没有表现出明显的自由基清除能力;而在高浓度时，纳米硒和姜黄素都具有显著的自由基清除能力，且二者表现出协同作用。姜黄素-纳米硒复合颗粒可以通过诱导细胞中半胱天冬氨酸蛋白酶-3(Caspase-3)和半胱天冬氨酸蛋白酶-9（Caspase-9）活化以及促进细胞内活性氧(ROS)生成来诱导HepG2细胞凋亡，进而抑制HepG2细胞增殖。
　　(3)姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒的制备及其体外癌症化学预防活性研究。
　　通过“一锅法”制备出了负载姜黄素的类沸石咪唑骨架纳米颗粒，再经透明质酸表面修饰得到了姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒。电镜、光谱表征和稳定性试验结果表明，姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒是直径约为130 nm、载药量为10.1％、载药率为88.2％、形状呈截顶立方体的颗粒。通过改变反应体系中姜黄素的浓度，成功实现了对类沸石咪唑骨架纳米颗粒大小和形状的调控。药物释放试验表明，姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒具有pH响应的特性，在酸性磷酸盐缓冲溶液中，释放姜黄素的速率明显加快。细胞毒性试验表明，姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒能够将高剂量的姜黄素选择性递送到MCF-7人乳腺癌细胞中，使MCF-7细胞阻滞于细胞周期的S期和G2/M期，同时增加MCF-7细胞内ROS的生成，诱导MCF-7细胞凋亡，最终抑制MCF-7细胞增殖。
　　(4)姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒在体内抑制乳腺癌生长和转移的研究。
　　通过建立4T1肺转移小鼠模型研究了姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒在体内用于癌症化学预防的能力。细胞毒性试验表明，姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒能够通过诱导细胞凋亡来抑制4T1小鼠乳腺癌细胞增殖，而且经姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒处理后，4T1细胞在体外的迁移和侵袭能力显著降低。4T1肺转移小鼠模型试验结果表明，姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒在体内循环过程中能够有效地将姜黄素递送到肿瘤部位，并通过诱导肿瘤细胞凋亡来抑制肿瘤生长和转移。

目录

声明

摘要

第一章 文献综述

1．1．3 癌症化学预防药物及其毒副作用

1．1．4 植物化学物与癌症化学预防

1．2 姜黄素简介

1．2．2 姜黄素抗癌活性的分子机制

1．2．3 姜黄紊用于癌症化学预防的挑战

1．3 纳米技术对姜黄素递送的影响

1．3．1 纳米技术

1．3．2 姜黄素纳米制剂

1．4 研究目的及意义

1．5 研究内容

1．6 技术路线

第二章 姜黄素-聚乙烯吡咯烷酮纳米胶囊的制备及其体外癌症化学预防活性

2．2 材料与仪器

2．3 试验方法

2．3．4 Cur@PVP NCs的稳定性

2．3．7 细胞培养

2．3．9 Cur@PVP NCs诱导HepG2细胞凋亡

2．4 结果与分析

2．4．1 Cur@PVP NCs的制备与表征

2．4．2 Cur@PVP NCs的稳定性

2．4．4 Cur@PVP NCs的自由墓清除能力

2．4．5 Cur@PVP NCs的细胞毒性

2．4．6 Cur@PVP NCs诱导HepG2细胞凋亡

2．5 讨论

2．6 小结

第三章 姜黄素-纳米硒复合颗粒的制备及其体外癌症化学预防活性

3．1 引言

3．2 材料与仪器

3．3．2 SeNPs@Cur的载药量和载药率

3．3．4 SeNPs@Cur的稳定性

3．3．8 SeNPs@Cur的细胞摄取

3．3．10 SeNPs@Cur诱导HepG2细胞中caspase-3和caspase-9的活化

3．4．1 SeNPs@Cur的制备

3．4．2 SeNPs@Cur的载药量和载药率

3．4．3 SeNPs-@Cur的表征

3．4．4 SeNPs@Cur的稳定性

3．4．5 SeNPs@Cur的自由基清除能力

3．4．6 SeNPs@Cur的细胞毒性

3．4．7 SeNPs@Cur的细胞摄取

3．4．8 SeNPs@Cur诱导HepG2细胞凋亡

3．4．9 SeNPs@Cur诱导HepG2细胞中Caspases活化

3．4．10 SeNPs@Cur诱导HepG2细胞中活性氧(ROS)生成

3．5 讨论

3．6 小结

第四章 姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒的制备及其体外癌症化学预防活性

4．1 引言

4．2 材料与仪器

4．3．2 Cur@ZIF-8 NPs和Cur@ZIF-8@HA NPs的表征

4．3．5 细胞培养

4．3．7 Cur@ZIF-8@HA NPs的细胞摄取

4．4 结果与分析

4．4．1 Cur@ZIF-8NPs的制备和表征

4．4．2 Cur@ZIF-8@HA NPs的表征

4．4．3 Cur@ZIF-8@HA NPs中Cur的释放

4．4．4 Cur@ZIF-8@HA NPs的细胞毒性

4．4．5 Cur@ZIF-8@HA NPs的细胞摄取

4．4．6 Cur@ZIF-8@HA NPs诱导MCF-7细胞凋亡

4．4．7 Cur@ZIF-8@HA NPs诱导MCF-7细胞周期阻滞

4．4．8 Cur@ZIF-8@HA NPs诱导MCF-7细胞内ROS生成

4．5 讨论

4．6 小结

第五章 姜黄素-类沸石咪唑骨架-透明质酸纳米颗粒在体内抑制乳腺癌生长和转移

5．2 材料与仪器

5．3．4 Cur@ZIF-8@HA NPs在体外抑制4T1细胞迁移

5．3．9 肿瘤和肺的组织病理切片观察

5．4．2 Cur@ZIF-8@HA NPs诱导4T1细胞凋亡

5．4．4 Cur@ZIF-8@HA NPs在体内抑制4T1细胞生长和转移

5．5 讨论

5．6 小结

第六章 结论、创新点与展望

6．3 展望

参考文献

缩略词

致谢

作者简介