富勒烯-四氧化三铁纳米复合物磁靶向药物转运系统的制备及应用

摘要

富勒烯(C60)具有独特的结构和特殊的光学性质，在药物转运和肿瘤光动力学治疗方面具有潜在应用价值，但其难溶性极大地限制了在生物医学领域中的应用。本课题研究目的是对富勒烯进行化学修饰，在其表面连接磁性四氧化三铁纳米粒(IONPs)和亲水性基团聚乙二醇2000(PEG2000)，开发出新型磁性水溶性药物转运载体C60-IONP-PEG，并携带小分子光敏剂血卟啉单甲醚(HMME)，构建一个具有良好的磁靶向能力、光疗能力和核磁成像能力的多功能肿瘤靶向给药系统C60-IONP-PEG/HMME。
　　本课题首先构建了基于富勒烯衍生物的药物载体。利用Bingle环加成反应、酯水解反应、水热化学键合反应合成四氧化三铁负载的富勒烯(C60-IONP-COOH)，利用聚乙二醇2000(PEG(2000)-NH2)的氨基与该富勒烯衍生物的羧基加成，制备出磁性的C60载体系统C60-IONP-PEG。使用傅里叶变换红外光谱验证该载体系统制备是否成功，使用透射电子显微镜、激光纳米粒度分析仪等进行形态表征，使用振动样品磁测量仪来检测磁性，使用热重分析仪测定该系统中PEG的含量，使用3T核磁共振扫描仪考察该系统核磁成像能力。结果表明该磁性载体系统制备成功，C60-IONP-PEG具有高度的水溶性、明显的超顺磁性和显著的核磁成像能力，并且具有合适的粒径和电位，可作为优良的磁靶向药物转运载体。
　　在磁靶向纳米制剂的制备中，以小分子光敏剂HMME为模型药物，通过单因素实验考察HMME与载体材料的投料比、超声时间、探超功率等因素对制剂载药量的影响，确定了拟构建肿瘤靶向给药系统C60-IONP-PEG/HMME的最佳处方工艺。使用透射电子显微镜、激光纳米粒度分析仪和紫外全波长扫描仪对该系统进行表征，结果表明C60-IONP-PEG能够高效负载HMME(载药率～125.3％)，构建的给药系统具有良好的稳定性和大小均一的粒径，能够缓释药物，可持续释放药物达120小时。
　　在体外抗肿瘤活性评价中，选用鼠源黑色素瘤(B16-F10)细胞作为研究对象，对HMME和C60协同增强光动力学治疗肿瘤的作用进行了研究，结果表明空白载体C60-IONP-PEG对B16-F10细胞无明显毒性，但在532nm激光照射下能够高效产生活性氧，可作为光敏剂应用于光动力学治疗中。此外，532nm激光照射后，C60-IONP-PEG/HMME体系中的C60和HMME均高效产生活性氧，协同增强光疗作用，共同杀伤肿瘤细胞，且具有浓度和光照强度依赖性。实验结果还表明C60-IONP-PEG/HMME具有良好的磁靶向性，对磁场区域肿瘤细胞抑制增殖作用强。细胞内的T2场核磁信号强度随C60-IONP-PEG浓度的增加而减弱，其核磁成像的图像呈现明显的黑化效应。
　　在体内光疗活性评价中，以接种B16-F10细胞的C57小鼠为模型动物，分别考察了C60-IONP-PEG/HMME、C60-IONP-PEG、HMME在光照和不光照条件下对小鼠黑色素瘤抑制作用，结果表明C60-IONP-PEG/HMME在磁场作用下可滞留于肿瘤部位，532nm激光照射后发挥高效的光疗作用，其效果明显优于单纯的C60或HMME。此外，C60-IONP-PEG能够使荷瘤小鼠肿瘤、肝、脾、肾等器官的T2场信号显著降低，具有良好的负性增强效果，可作为体内核磁成像T2场的造影剂。
　　以上结果表明，多功能肿瘤靶向光疗系统C60-IONP-PEG/HMME具有良好的磁靶向性、高效的光疗活性和卓越的核磁成像能力，在肿瘤诊断和治疗中具有潜在的应用价值。

目录

声明

摘要

英文缩略词表

第一章 引言

1 光动力学治疗概况

1．1 PDT的抗肿瘤机制

1．2 PDT的应用

2 富勒烯研究概况

2．1 富勒烯的结构

2．2 富勒烯在药物转运中的应用

2．3 富勒烯在光动力学治疗中的应用

3 四氧化三铁纳米粒研究概况

3．1 四氧化三铁纳米粒在药物转运中的应用

3．2 四氧化三铁纳米粒在核磁共振成像中的应用

4 血卟啉单甲醚的研究概况

4．1 血卟啉单甲醚的结构及性质

4．2 血卟啉单甲醚的作用机制

5 本课题的研究思路

第二章 C60-IONP-PEG磁靶向载体系统的构建

1 仪器与试剂

1．1 仪器

1．2 试剂

2 实验内容

2．1 C60-IONP-PEG磁靶向载体系统的构建

2．2 C60-IONP-PEG合成的表征

2．3 C60衍生物水溶性考察

2．4 C60-IONP-PEG中PEG含量测定

2．5 C60-IONP-PEG粒径分布及Zeta电位测定

2．6 C60-IONP-PEG形态表征

2．7 C60-IONP-PEG磁性考察

2．8 C60-IONP-PEG核磁成像能力考察

3 结果与讨论

3．1 C60-IONP-PEG合成红外光谱特征

3．2 C60衍生物水溶性

3．3 C60-IONP-PEG中PEG含量

3．4 C60-IONP-PEG粒径分布及Zeta电位

3．5 C60-IONP-PEG形态

3．6 C60-IONP-PEG磁性

3．7 C60-IONP-PEG核磁成像

4 本章小结

第三章 C60-IONP-PEG／HMME靶向制剂的制备

1 仪器与试剂

1．1 仪器

1．2 试剂

2 实验内容

2．1 HMME浓度测定方法的建立

2．2 HMME含量测定方法的建立

2．3 靶向制剂中HlVIME的提取方法

2．4 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME最佳处方的确定

2．5 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME紫外全波长扫描

2．6 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME稳定性考察

2．7 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME粒径分布及Zeta电位测定

2．8 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME形态表征

2．9 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME体外药物释放

2．10 统计学分析

3 结果与讨论

3．1 HMME浓度测定方法

3．2 HMME含量测定

3．3 靶向制剂中HMME的提取方法

3．4 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME最佳处方

3．5 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME紫外全波长扫描

3．6 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME稳定性

3．6 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME粒径分布及Zeta电位

3．7 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME形态

3．8 靶向制剂C60-IONP-PEG／HMME体外药物释放

4 本章小结

第四章 多功能肿瘤靶向给药系统C60-IONP-PEG／HMME体外活性评价

1 仪器与试剂

1．1 仪器

1．2 试剂

1．3 主要试剂的配制

2 实验内容

2．1 细胞培养

2．2 肿瘤靶向给药系统对B16-F10细胞的影响

2．3 B16-F10细胞内活性氧检测

2．4 B16-F10细胞摄取实验

2．5 肿瘤靶向给药系统体外磁靶向实验

2．6 C60-IONP-PEG体外核磁成像能力考察

2．7 统计学分析

3 结果与讨论

3．1 肿瘤靶向给药系统对B16-F10细胞的影响

3．2 B16-F10细胞内活性氧

3．3 B16-F10细胞摄取

3．4 肿瘤靶向给药系统体外磁靶向性

3．5 C60-IONP-PEG体外核磁成像

4 本章小结

第五章 多功能肿瘤靶向给药系统C60-IONP-PEG／HMME体内活性评价

1 仪器与试剂

1．1 仪器

1．2 试剂

2 实验内容

2．1 小鼠黑色素瘤模型的建立

2．2 肿瘤靶向给药系统体内光动力学作用

2．3 C60-IONP-PEG体内核磁成像能力考察

2．4 统计学分析

3 结果与讨论

3．1 肿瘤靶向给药系统体内光动力学作用

3．2 C60-IONP-PEG体内核磁成像

4 本章小结

第六章 总结

参考文献

个人简介

致谢