乏氧响应型抗肿瘤诊疗前药的设计、合成及评价

摘要

化疗是治疗癌症的重要手段之一，但现有抗癌药物一般具有较大的毒副作用，为了减小其副作用，大量新颖的前药被开发出来。诊断治疗型前药，兼备了诊断与治疗的功能，实现了药物的可控释放，并对活性药物的释放进行检测，及时反馈了治疗效果。有机小分子诊疗前药具有结构简单、便于修饰、生物相容性好等特点，成为研究的热点。大多数肿瘤是实体瘤，乏氧是实体瘤的重要特征之一，导致肿瘤对化疗药物的不敏感并产生耐药性。然而，乏氧也为肿瘤的治疗提供了思路，即用乏氧响应基团修饰活性药物，使其只在肿瘤的乏氧区域被激活，释放活性药物，达到选择性治疗的效果。
　　本研究以硝基苄基为乏氧响应基团，以2-羧基-2’-羟基联苯（BCM）为荧光染料前体，通过共价键与活性药物 FDU进行偶联，设计合成了乏氧响应型诊疗前药FDU-BCM-NO2。采用NMR、MS和IR等手段对前药和中间体进行表征；采用HPLC法对前药的还原组分进行测定，探讨其释药机制；采用荧光光谱法测定前药与 Na2S2O4孵育不同时间后的荧光强度，探讨 FDU释放量随时间的变化；采用MTT法测试了FDU和FDU-BCM-NO2对MCF-7、MGC-803肿瘤细胞和BRL-3A正常肝细胞的细胞毒性，采用流式细胞分析法测试FDU-BCM-NO2诱导肿瘤细胞凋亡的情况，评价了FDU-BCM-NO2的体外抗肿瘤效果；采用荧光成像法对FDU-BCM-NO2孵育的乏氧肿瘤细胞及肿瘤球成像，评价了FDU-BCM-NO2对乏氧的诊断和对 FDU的示踪效果。结果表明：乏氧条件下，FDU-BCM-NO2在被还原的同时释放出活性药物FDU和荧光分子BCM，BCM释放量随乏氧孵育时间的延长而增加，可利用BCM的荧光信号监测FDU的释放。在常氧条件下，FDU分别孵育MCF-7乳腺癌细胞、MGC-803胃癌细胞和BRL-3A肝细胞48 h后，细胞存活率分别为41.43％、41.70％和48.09％，而FDU-BCM-NO2孵育的三种细胞存活率则分别为91.09％、91.22％和99.08％；在乏氧条件下，FDU孵育的MCF-7和 MGC-803的细胞存活率则分别为22.57％和41.70％，而采用FDU-BCM-NO2孵育后，细胞存活率则分别44.76％和51.27％，表明FDU对正常细胞和肿瘤细胞均有抑制作用，而FDU-BCM-NO2具有乏氧选择性，只对乏氧肿瘤细胞具有抑制作用，对正常细胞则不产生毒性。在乏氧条件下，FDU-BCM-NO2孵育的MGC-803细胞，52.21％的细胞发生凋亡，表明FDU-BCM-NO2以凋亡的方式抑制肿瘤细胞增殖。FDU-BCM-NO2在乏氧条件下释放出的BCM具有双光子激发特性，其荧光信号可用于肿瘤细胞及肿瘤球乏氧程度和药物释放的检测。FDU-BCM-NO2具有诊断、治疗的双重功能，利用实体瘤的乏氧特性可实现 FDU的可控释放，避免了其对正常细胞的毒副作用，为实现肿瘤的个体化治疗提供了新的思路。

目录

声明

引言

第1章 小分子诊疗前药的研究进展

1.1 小分子诊断治疗前药的构成

1.2 小分子诊断治疗前药分类

1.2.1 双硫键响应型诊疗前药

1.2.2 pH响应型诊疗前药

1.2.3 酶响应型诊疗前药

1.2.4 活性氧响应型诊疗前药

1.2.5 光动力学诊疗前药

1.2.6 金属配合物类诊疗试剂

1.3 小分子诊断治疗试剂的应用前景

1.4 立题依据

第2章 乏氧诊疗前药FDU-BCM-NO2的合成及表征

2.1 实验部分

2.1.1试剂与仪器

2.1.2前药FDU-BCM-NO2的合成

2.2 结果与讨论

2.2.1 NBS加入量对4-溴3-甲氧基苯基氨基甲酸叔丁酯收率的影响

2.2.2 4-溴-3-(4-硝基苄基氧基)-N,N-二乙基苯胺制备过程中脱甲基试剂的选择

2.2.3 4-二乙氨基-2-(4-硝基苄基氧基)-1,1’-联苯基-2-甲酸甲酯制备过程中反应温度和碱的选择

2.2.4 FDU-BCM-NO2制备过程中缩合剂的选择

2.2.5 FDU-BCM-NO2的结构表征

2.3 本章小结

第3章 前药FDU-BCM-NO2的性能评价

3.1实验部分

3.1.1 试剂与仪器

3.1.2 FDU-BCM-NO2的还原成分测定

3.1.3 FDU-BCM-NO2及BCM的光谱学性质的测定

3.1.4 FDU-BCM-NO2的还原剂的选择

3.1.5体外细胞毒性的测定

3.1.6 细胞凋亡实验

3.1.7 乏氧肿瘤细胞的荧光成像

3.1.8 肿瘤球的荧光成像

3.2 结果与讨论

3.2.1 FDU-BCM-NO2的释药机制

3.2.2 FDU-BCM-NO2及BCM的光谱学性质

3.2.3 FDU-BCM-NO2的选择性还原

3.2.4 FDU-BCM-NO2的体外抗肿瘤效果评价

3.2.5 FDU-BCM-NO2体外乏氧程度的检测及药物示踪效果评价

3.3 本章小结

结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间取得的科研成果