多酸基脂质化合物的制备及其抗肿瘤活性的研究

摘要

近年来，随着恶性肿瘤发病率的提高，如何准确高效的对其进行治疗日益重要。多金属氧酸盐（多酸）因结构与物化性质的可调性使其在抗肿瘤和抗病毒等方面的应用得到了关注。然而，多酸药物在医学上的应用仍远远落后于顺铂类等抗肿瘤药物，主要原因是由于多酸是无机物，生物活性不及有机小分子药物；带大量负电荷的多酸不利于其进入细胞，且易与血液中的蛋白产生静电作用而造成毒副作用；某些多酸在生理条件下结构不稳定，易分解成小的碎片，抗肿瘤活性差。因此，改善多酸在生理条件下的稳定性，增强其生物活性从而提高其抗肿瘤活性是多酸药物进入临床应用前需要解决的问题。另外，多酸在药物动力学及其与生物膜的作用机理等方面的研究工作仍缺乏创新的理论支持。
　　因此本论文合成了一种新型的有机-无机复合脂质分子，通过共价作用将其接入缺位的多酸骨架中，制备了具有亲水-亲脂特性的基于Keggin、Dawson和Preyssler结构多酸的脂质化合物。该类化合物可自组装形成囊泡，进而应用表面等离子体共振成像技术对多酸药物与仿生膜间的相互作用进行研究，并从该角度初步阐述了多酸药物的跨膜过程。在此基础上，评价多酸及其脂质化合物的体外抗肿瘤活性与细胞毒性，研究它们在抗肿瘤过程中细胞学行为，以及多酸药物针对不同肿瘤所表现的药物活性差异。这为多酸药物抗肿瘤机制的探索打下基础，并将推动多酸药物的研究向临床阶段发展。具体研究内容如下：
　　合成了基于Keggin型、Dawson型及Preyssler型多酸与有机-无机复合脂质共价结合的化合物及其阳离子交换后产物，并应用红外，核磁和质谱等技术对其进行表征。动态光散射技术和透射电镜研究发现，具有亲水-亲脂特性的三种Na型脂质化合物能够通过自组装作用在溶液中形成类似细胞膜的囊泡结构，三种囊泡的平均粒径分别为79.8±12.4nm，162.2±30.2nm，113.3±31.6 nm，且具有良好的稳定性。
　　构建了研究药物与生物膜相互作用的模型支持磷脂双层膜（s-BLM），应用表面等离子体共振成像技术（SPRi）研究了Keggin型、Dawson型及Preyssler型多酸及其脂质化合物与支持磷脂双层膜之间的结合解离过程。研究表明，修饰前的多酸与支持磷脂双层膜的相互作用为可逆过程，不能形成稳定的复合物，其中Preyssler型多酸更易与细胞膜结合。而多酸的脂质化合物囊泡与支持磷脂双层膜的相互作用为不可逆过程，当它们与膜的磷脂亲水头部先吸附时会对膜结构产生扰动，促使多酸囊泡翻转入磷脂双层的内部，最终能够嵌入到支持磷脂双层膜中与之形成稳定的复合物。多酸与s-BLM吸附形成的复合物稳定性与多酸表面电荷密度相关，进而会影响多酸与s-BLM结合反应的平衡常数，当表面电荷密度增大时，多酸与s-BLM的亲和力也逐渐增大。
　　采用MTT方法研究了Keggin型、Dawson型及Preyssler型多酸及其脂质化合物囊泡的抗肿瘤活性及细胞毒性。MTT法研究表明，HeLa细胞对 P2W18和Na-P2W17-Lipid囊泡的敏感度最强，P5W30和Na-P5W29-Lipid囊泡无论从时间依赖还是浓度依赖角度都呈现了良好的体外抑制肿瘤细胞HT29生长的效果。当药物短时间作用于肿瘤细胞时，多酸脂质化合物囊泡能够更为快速的穿透细胞膜，呈现更高的抑制率，差异随作用时间的延长逐渐消失，同时对正常细胞HUVEc的毒性非常小。Na-P5W29-Lipid囊泡能够被肿瘤细胞HT29高效摄取，并定位在细胞质内，可短时间内使肿瘤细胞发生核皱缩，最终诱导 HT29的细胞凋亡，且修饰后的Na-P5W29-Lipid囊泡促凋亡并最终导致肿瘤细胞破碎的能力要高于修饰之前的P5W30，证明具有亲水-亲脂特性的多酸基脂质化合物自组装形成的囊泡的抗肿瘤活性得到增强，具有非常好的应用前景。
　　该项工作为多酸药物的开发及进一步的应用提供了一定的理论和实验基础，并可能对未来多酸药物的作用机制研究产生深远的影响。

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合成产物的缩写表

目录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究的目的和意义

1.2 多金属氧酸盐（多酸）及其有机-无机化合物

1.3 多酸的药物化学

1.4 表面等离子体共振技术（SPR）

1.5 本课题的主要研究内容和技术路线

第2章 实验材料与方法

2.1 实验材料及仪器

2.2 实验材料的制备方法

2.3 实验分析测试方法

2.4 本章小结

第3章 多酸及其脂质化合物的合成与表征

3.1 引言

3.2 含硅氧烷复合脂质的制备与表征

3.3 Keggin型多酸及其脂质化合物的合成与表征

3.4 Dawson型多酸及其脂质化合物的合成与表征

3.5 Preyssler型多酸及其脂质化合物的合成与表征

3.6 本章小结

第4章 多酸及其脂质化合物与模拟生物膜的相互作用研究

4.1 引言

4.2 s-BLM的制备与表征

4.3 SPRi研究多酸及其脂质化合物与s-BLM的相互作用

4.4 动力学分析

4.5 本章小结

第5章 多酸及其脂质化合物的体外抗肿瘤活性研究

5.1 引言

5.2 PW12及Na-PW11-Lipid囊泡对HT29的抗肿瘤活性研究

5.3 P2W18及Na-P2W17-Lipid囊泡对不同细胞株的抗肿瘤作用

5.4 P5W30及Na-P5W29-Lipid囊泡的抗肿瘤作用和细胞毒性

5.5 抗肿瘤活性差异与选择性分析

5.6 Preyssler型多酸及其脂质化合物的抗肿瘤机制研究

5.7 本章小结

结论

参考文献

攻读博士学位期间发表的论文及其它成果

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致谢

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