乳腺癌FGFR2靶向光疗剂石墨烯量子点纳米材料的研究

摘要

目的：石墨烯量子点(GQDs)是一种二维的碳纳米材料，在光激发下可产生活性氧簇，是潜在的光敏药物。但是GQDs没有肿瘤靶向性，难以富集于肿瘤组织周围，降低了GQDs的抗肿瘤疗效。失调的FGFR2信号通路与肿瘤的发生、发展密切相关，FGFR2是潜在的肿瘤治疗靶点。本实验室前期研发的小分子短肽8B13，是成纤维细胞生长因子-8（FGF-8）的模拟肽，能竞争性结合FGFR2，可作为靶向配体引导药物靶向于FGFR2高表达的肿瘤。本研究制备了一种以GQDs为核心，以8B13为靶向配体，治疗乳腺癌的光动力学纳米材料，并对该纳米材料进行初步的物理化学表征和体内外药效学评价。 方法：（1）采用等温滴定量热法和生物素-亲合素系统细胞免疫荧光法评价8B13与FGFR2的亲和力。（2）制备8B13偶联壳聚糖（CS）包裹聚多巴胺（PDA）修饰的石墨烯量子点的纳米材料（PDA-GQDs/CS-8B13）。（3）对PDA-GQDs/CS-8B13进行物理化学表征，包括激光粒度分析、Zeta电位、傅里叶红外光谱、AFM和TEM等。（3）采用MTT法测定细胞毒、流式细胞术测定ROS和免疫荧光法测定细胞对药物的摄取情况等实验评价PDA-GQDs/CS-8B13在SKBR-3细胞（FGFR2高表达）和MDA-MB-231细胞（FGFR2低表达）的FGFR2靶向性和光动力抗肿瘤效果。（4）构建SKBR-3裸鼠荷瘤模型，随机地将荷瘤裸鼠分成A组、B组、C组和D组，共4组。A组静脉注射生理盐水；B组注射生理盐水并每次注射后接受LED灯光照30min；C组注射PDA-GQDs/CS-8B13,但不用LED灯光照；D组静脉注射PDA-GQDs/CS-8B13，并每次注射后LED灯光照30min。记录光动力学治疗期间，4组裸鼠的荷瘤体积变化及其体重变化，于最后一次给药次日处死动物，HE染色观察各脏器组织学特性等。 结果：(1)8B13滴定FGFR2的平衡解离常数（KD）=0.14mM，结合位点数（n）=1.07×10-7，摩尔结合焓(ΔH)=2.40×1010kj/mol，摩尔结合熵(ΔS)=8.04×107kj/mol。共聚焦荧光显微镜下观察到FGFR2过表达HEK-293A的细胞膜上显示SA-PE的红光，提示biotin-8b13能特异性与FGFR2过表达重组HEK-293A的细胞膜上的受体结合。(2)PDA-GQDs/CS-8B13呈片状结构，粒径为150~200nm，Zeta电位为1.33±1.54mV。(3)Western blot结果显示SKBR-3细胞的FGFR2相对含量是MDA-MB-231细胞的2.78±0.26倍。免疫荧光结果显示，FGFR2高表达的SKBR-3细胞能摄取更多的PDA-GQDs/CS-8B13。在PDA-GQDs/CS-8B13相同的浓度和光照条件下，与MDA-MB-231细胞相比，SKBR-3细胞的ROS产量更高，细胞存活率更低。（4）在光动力学治疗期间，D组裸鼠的荷瘤体积增长明显慢于A组、B组和C组，在治疗的第8天，D组的荷瘤体积显著小于其它3组的荷瘤体积（P＜0.05）。动物处死后，测定A组、B组、C组和D组的平均荷瘤体积（means±SEM）分别为586.12±96.02mm3、520.42±83.87mm3、502.10±74.11mm3和267.25±57.84mm3。HE染色结果显示，4组裸鼠各脏器正常，没有异常。 结论：小分子肽8B13和FGFR2具有一定的亲和力。PDA-GQDs/CS-8B13在乳腺癌细胞中能够有效靶向于FGFR2，光照后产生ROS导致细胞凋亡，在乳腺荷瘤裸鼠模型中能有效抑制肿瘤生长。PDA-GQDs/CS-8B13可以作为光敏材料进行乳腺癌的光动力学治疗。

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