新型多功能型载药纳米超声造影剂的研制

摘要

超声造影剂(Ultrasound Contrast Agent，UCA)是一类能够显著增强医学超声检测信号的诊断药物，是一种含有高浓度微气泡的制剂。包裹气体的微泡制剂具有强烈的超声波散射性能，经静脉注射到达体内各器官微循环后，可使超声回波信号显著增强，组织、器官图像质量显著改善，从而大大提高超声诊断效果。UCA的出现显著提高了超声诊断的敏感性与特异性，进一步拓展了超声诊断领域，使超声诊断由“平扫时代”进入“增强时代”，被誉为超声诊断领域的第三次革命。更值得注意的是，对于某些诊断而言，它们将是帮助超声有效竞争MRI、CT的关键技术之一。
　　 然而目前的超声造影剂主要包载为气体微泡，其一般为微米级别，为解决微米级超声造影剂只能进行肿瘤血管内成像或治疗及现存纳米级超声造影剂成像效果差、不能治疗的问题，本课题在微泡及纳米泡超声造影剂研究基础上，进行了肿瘤靶向纳米超声造影剂的研究。
　　 姜黄素(Curcumin，Cur)是从姜科植物姜黄根茎中提取的一个具有β-二酮结构的多酚类化合物，近年来研究发现，姜黄素具有抗肿瘤、抗炎、抗氧化、降血脂、保护肝肾功能、抑制血栓形成等广泛的药理作用，且毒性低，已经成为开发的热点。在本实验中故选择姜黄素作为实验的模型药物。
　　 首先选择两亲性嵌段共聚物PEG-PCL，运用透析及溶剂挥发法进行纳米胶束的制备，并对其性质进行考察，然后以抗肿瘤药姜黄素(CUR)为模型药物，具有液气相变性质（相变温度29℃）全氟戊烷perfluoropentane(PFP)为成像气体，制备得到载CUR纳米超声造影剂，运用光学显微镜和透射电子显微镜(TEM)进行形态学观察，通过体外显影和辐照实验对造影效果和药物定向释放进行研究，并对其体内外行为进行考察，具体研究内容如下:
　　 1.纳米胶束的合成:以生物相容性好可生物降解的聚乙二醇聚己内酯两亲性PEG-PCL为成膜材料，选用抗癌模型药物姜黄素CUR，运用透析法及溶剂挥发法来制备载药纳米胶束，建立了HPLC体外分析方法，以胶束粒径分布，溶液外观，载药量，包封率等为评价指标，进行了CUR胶束的制备方法选择及处方工艺优化。负染法透射电镜法观察胶束结构为球形的以疏水区为核，亲水区为壳的核壳结构，胶束粒径(64±1.52) nm，载药量为(8.5±0.15)％，包封率为(93.9±1.46)％
　　 2.CUR纳米超声造影剂的制备及结构特点:用超声注入法制备得到粒径均匀的CUR载药纳米超声造影剂（室温下以纳米乳形式存在），工艺重现性好，激光粒度分析仪测其平均粒径为400 nm，光学显微镜观其37℃孵育后纳米超声造影剂融合形成外观为圆形表面较黄的微泡，电子透射显微镜观其结构为中空的壳核结构，CUR载在疏水区。
　　 3.CUR纳米超声造影剂相关性质考察:以粒径为评价指标对纳米超声造影剂的温度敏感性，超声敏感性，稀释稳定性等进行考察，结果表明CUR纳米超声造影剂的粒径能随温度变化而变化，纳米超声造影剂在超声下可合并成微泡，微泡在继续超声时可破裂快速释放药物，纳米泡在4℃保存短期内稳定性较好，稀释50倍后粒径不变不大，稀释后在37℃，pH=7.4 PBS中孵育10min，载药纳米超声造影剂中CUR仅释放0.89％，说明稳定性很好。
　　 4.超声介导下的药物释放研究:精密称取相同体积的纳米超声造影剂，将其分别溶于盛有10 ml PBS的烧杯中混匀，分为两组，第一组混匀后立放入恒温水浴超声池中进行超声处理;第二组用混匀后不经任何处理放置于恒温水浴锅中，在体外模拟超声的环境下的累积释药量达到90.04％，远高于对照组未经任何超声处理的聚合物纳米超声造影剂，超声控制药物释放效果明显。
　　 5.CUR纳米超声造影剂成像实验:在体外进行超声造影实验，设置空白脱气水组及造影剂组，通过飞利浦IU22超声诊断仪，L9-3型探头，MI=0.6，Depth3.5 cm可以很明显的观察到聚合物纳米超声造影剂组具有很好的显影效果，内部呈实性性回声，回声光点细小、均匀，后方回声无明显衰减，且持续时间比较长，而脱气水组则无明显回声强度，在图谱中也无任何回声光点。在动物体内实验中UCA给药剂量为0.01 ml/kg，通过尾静脉给药之后，调整相关指数进行肝脏超声造影，记录图像数据至造影图像廓清为止，在造影剂注射后即刻未见肝实质明显增强，30min后肝实质开始逐渐增强，于注射后约50min增强达高峰，肝实质增强显影可持续3h左右。
　　 6.CUR纳米超声造影剂荷瘤鼠药效学实验:建立了小鼠右侧腋窝皮下接种是S180荷瘤小鼠模型，对CUR纳米超声造影剂静脉注射后荷瘤小鼠药效学进行了研究，实验组与对照组间瘤重有显著性差异(P＜0.01)，实验组瘤重明显小于其他各实验组，药效显著，超声组与未超声组间也有显著性差异(P＜0.01)，其抑瘤率分别为71.3％，53.0％。超声更有助于CUR发挥药效。证明CUR纳米超声造影剂由于ERP效应而产生被动靶向性且在超声下能快速释药进入肿瘤细胞内发挥药效。
　　 研究结果证明，本研究制备的CUR-PEG-PCL高分子聚合物纳米超声造影剂具有良好的显影效果，同时初步实现了药物的控制释放，在荷瘤鼠体内有很好的肿瘤靶向性，且能在超声下发挥更好的药效。

目录

摘要

第一章 绪论

1．1 超声造影剂概述

1．2 姜黄素研究进展

1．3 本课题研究内容及意义

第二章 载药纳米胶束的制备

2．1 材料与仪器

2．2 方法与结果

2．3 讨论与小结

第三章 相变型液态氟碳纳米造影剂制备及相关性质考察

3．1 仪器和试剂

3．2 方法和结果

3．3 讨论与小结

第四章 造影成像实验研究

第一节 体外造影实验

第二节 动物体内造影实验

第五章 姜黄素纳米超声造影剂药效学研究

5．1 材料与仪器

5．2 试剂与耗材

5．3 方法与结果

5．4 本章讨论与小结

第六章 结论与展望

6．1 全文小结

6．2 创新点

6．3 主要不足和展望

参考文献

硕士期间发表文章

附录

致谢

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