双功能碳点标记的H-链铁蛋白靶向诊疗体系的研究

摘要

癌症正逐渐成为威胁人类健康的最大原因，人们也开始对癌症的早期诊断和治疗重视起来。在过去的几年，成像介导的癌症的治疗正在快速的发展，为癌症的治疗开辟了一条新的道路，其中将成像和治疗相结合的纳米诊疗试剂受到了很大的关注。而且通过应用一些具有靶向特性的纳米载体，将诊疗试剂精确地递送至肿瘤部位，实现肿瘤的精确诊断和治疗。因此，我们构建了一个成像介导的化疗与光动力学治疗结合的H-链铁蛋白靶向诊疗体系用于肿瘤的诊断和治疗。 本课题通过柠檬酸和甲酰胺回流的方法合成了高量子荧光产率的碳点（CDs），在绿光的激发下发射明亮的红色荧光，生物相容性和稳定性良好。而且，在532 nm激光的照射下，CDs能够产生活性氧，通过对细胞核DNA的损伤来抑制细胞的生长，发挥治疗的作用。以重链铁蛋白（HFn）为载体来构建靶向药物递送系统，外部通过化学反应偶联双功能的CDs。利用HFn在pH 2.0时蛋白笼解聚，将pH调至7.5时又重新组装的性质，将抗肿瘤药阿霉素（DOX）封装到蛋白笼内。HFn 能特异性地与多种肿瘤细胞表面过表达的转铁蛋白受体（TfR1）结合，所以无需修饰靶向试剂就可以靶向多种肿瘤细胞。 从透射电镜表征结果可以观察到CDs为类球形，粒径在7 nm左右，与粒径的测定结果一致。CDs的荧光发射光谱表明，随着激发波长的长移，CDs的发射波长也向长波长移动，而且能够到达红光区域，具有良好的荧光性质。采用活性氧探针DPBF证明了CDs在532 nm激光的照射下可以产生活性氧，而且在偶联至 HFn 之后并没有影响 CDs 活性氧的产生。制剂的表征结果显示HFn(DOX)/CDs的粒径约为26 nm并且呈均匀分布的状态。通过优化载体与药物的投料比，DOX的包封率可以达到 80%。通过透析法测定了制剂HFn(DOX)/CDs在pH 7.4和5.0时的药物的累积释放百分率，结果表明在pH 5.0的环境下，制剂的累积释放百分率为78.0%，远远高于pH 7.4时的释放率，说明制剂可以在弱酸性环境下释放药物，使其聚集在肿瘤部位，显著地增大肿瘤的抑制效果。 本研究选择人源性乳腺癌（MCF-7）细胞作为细胞实验模型，分别考察了HFn(DOX)/CDs的细胞摄取、HFn的靶向性以及制剂的细胞抑制率。从CDs和HFn/CDs的抑制率实验结果，可以看出HFn/CDs对癌细胞和正常细胞的生长几乎都没有影响。活性氧试剂盒检测结果说明了随着激光照射时间的延长，CDs产生活性氧的量也在逐渐增多，制剂组的细胞内活性氧检测结果进一步表明CDs在偶联上HFn后对活性氧的产生几乎没有影响。单细胞凝胶电泳实验结果表明CDs产生的活性氧能够损伤肿瘤细胞的细胞核DNA，和DOX共同作用可以对细胞产生更大的杀伤作用。靶向性实验结果证明了HFn具有良好的靶向性，可以将更多的药物带入到细胞中。细胞的摄取实验结果表明CDs能够用于细胞的红光成像，而且纳米制剂HFn(DOX)/CDs在进入细胞之后会在细胞质中释放部分药物，使细胞核 DNA 产生损伤，之后诱导制剂进入细胞核，增强药物对细胞核的损伤。细胞抑制率实验结果表明HFn(DOX)/CDs组加上激光照射与不加激光的HFn(DOX)/CDs组相比对细胞的生长具有更有效的抑制作用，说明了将药物DOX和CDs的治疗作用结合起来之后会产生更好的治疗效果。 本实验选择雌性昆明小鼠为实验动物、选择S180腹水瘤细胞株来建立肿瘤动物模型。小鼠的活体成像实验结果表明，红光发射的CDs可以作为体内成像的荧光探针，HFn(DOX)/CDs 组的体内成像实验结果显示纳米制剂主要在肿瘤部位聚集，再次证明了HFn的靶向能力。药效学实验结果显示，加激光照射的CDs组可以有效地抑制细胞的生长，说明CDs产生的活性氧可以用于肿瘤的治疗。HFn(DOX)/CDs 组对肿瘤的抑制效果大于 DOX 组的抑制效果，因为 HFn可以靶向肿瘤组织，使纳米制剂主要集中于肿瘤部位，从而使药物主要在肿瘤部位释放，作用于细胞核DNA，对肿瘤细胞产生抑制作用。HFn(DOX)/CDs加上激光之后，CDs 产生的活性氧与 DOX 共同作用于细胞核，进一步增大细胞核的损伤作用，相比没有加激光的制剂组对肿瘤的抑制效果更好。

目录

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