基于 poly(A)功能化介孔二氧化硅的控制释放及肿瘤应用研究

摘要

随着纳米技术的发展，功能化纳米材料在肿瘤的治疗方面显示出了广阔的应用前景。一方面，通过构建纳米药物载体，实现药物的控制释放，可有效提高药物靶向运输效率和肿瘤治疗效果，并减少药物运输过程中的毒副作用。另一方面，通过构建多功能纳米载体，实现对肿瘤的多模式治疗，将有效解决单一治疗存在的局限性，并获得更显著的治疗效果。其中，介孔二氧化硅纳米颗粒(MSN)具有包裹量大、孔径可调、生物相容性好，易于修饰和门控设计等特点，被广泛用于药物控制释放体系的构建。核酸作为生物大分子，具有良好的分子识别能力、特异的碱基序列结构、生物相容性、易于修饰等特点，常作为封堵物修饰在介孔表面，用于控制介孔的开关。聚腺苷酸(poly(A))作为真核生物中常见的核酸序列，与一些生命活动密切相关，如有助于保护mRNA免受核酸外切酶的降解，增强mRNA的稳定性，并对mRNA的转运和翻译有重要的影响等。同时，有研究表明其能与异喹啉类生物碱(如甲氧檗因(coralyne))通过氢键作用，促使poly(A)之间形成特异结合。在酸性或较高温度的条件下，氢键作用力下降，从而导致poly(A)间发生去结合。利用该性质，有望用于MSN的门控设计和肿瘤的治疗研究。基于此，本论文以poly(A)功能化的MSN用于控制释放及抗肿瘤应用研究，主要包括以下两个方面的工作:
　　一、poly(A)修饰的MSN用于pH响应控制释放和抗肿瘤应用研究
　　以MSN作为纳米载体，利用coralyne介导poly(A)间的特殊结构作为门控封堵物，构建了一种pH响应的控制释放系统，并用于肿瘤的药物治疗研究。在该体系中，炔基化修饰的poly(A)通过点击化学的方法固定到介孔表面。Coralyne作为化疗药物与poly(A)修饰的MSN在50℃下共孵育6h，随后冷却至室温。在这过程中，coralyne不但能转载在介孔里面，而且能与MSN表面的poly(A)特异结合，并介导poly(A)间形成特殊的二级结构，从而封堵住介孔。随着pH的下降，coralyne介导poly(A)间的相互作用减弱，从而打开介孔并释放出药物。研究结果表明，该载药体系能被细胞内吞并聚集于溶酶体内，同时在溶酶体酸性环境下释放药物，实现杀伤肿瘤细胞的目的。
　　二、poly(A)修饰的MSN同时装载coralyne和ICG用于pH/NIR双响应控制释放和肿瘤双模式治疗研究
　　本章在上章的工作基础上，利用poly(A)修饰的MSN同时装载coralyne和ICG，构建了一种pH和NIR双响应控制释放系统，并用于肿瘤的双模式治疗应用研究。在该系统中，炔基化修饰的poly(A)通过点击化学反应修饰在颗粒表面。Coralyne和ICG作为客体与poly(A)修饰的MSN在50℃下共孵育6h，随后冷却至室温。在这过程中，coralyne不但能转载在介孔里面，而且能与MSN表面的poly(A)特异结合，并介导poly(A)间形成特殊的二级结构，从而封堵住介孔。随着pH的下降，coralyne介导poly(A)间的相互作用减弱，从而打开介孔并释放出药物。ICG作为另一客体分子被装载在介孔里，能有效吸收NIR光并转化为热能，从而实现NIR光控响应释放。研究结果表明，相比于单一刺激响应，pH和NIR光双响应的控制释放系统可以获得更高的释放效率。同时，利用NIR光产生的光热效应不仅有利于控制释放，而且也可用于肿瘤热治疗，并与化疗起到协同治疗的效果。

目录

声明

摘要

本文所用英文缩写词表

第1章 绪论

1．1 纳米药物载体的抗肿瘤应用研究

1．1．1 化学治疗

1．1．2 热疗

1．1．3 化疗和热疗协同治疗

1．2 介孔二氧化硅控制释放体系

1．2．1 温度刺激响应

1．2．2 光刺激响应

1．2．3 pH刺激响应型

1．2．4 生物分子刺激响应

1．2．5 氧化还原反应

1．2．6 多刺激响应

1．3 本论文拟开展工作

第2章 poly(A)修饰的介孔二氧化硅用于pH响应控制释放和抗肿瘤应用研究

2．1 前言

2．2 实验

2．2．1 试剂与仪器

2．2．2 coralyne@poly(A)-MSN载体的制备

2．2．3 coralyne@poly(A)-MSN载体的pH响应释放行为研究

2．2．4 coralyne@poly(A)-MSN载体的细胞吞噬与释放研究

2．2．5 coralyne@poly(A)-MSN载体对HepG-2细胞毒性的研究

2．3 结果和讨论

2．3．1 coralyne@poly(A)-MSN载体的制备及控制释放原理

2．3．2 coralyne@poly(A)-MSN载体的制备与表征

2．3．3 coralyne@poly(A)-MSN载体的pH响应释放行为研究

2．3．4 coralyne@poly(A)-MSN载体的细胞内吞噬与释放研究

2．3．5 coralyne@poly(A)-MSN载体细胞毒性的研究

2．4 小结

第3章 poly(A)修饰的MSN同时装载coralyne和ICG用于pH／NIR双响应控制释放和肿瘤双模式治疗研究

3．1 前言

3．2 实验部分

3．2．1 试剂与材料

3．2．2 pH和光双响应载体的制备及表征

3．2．3 coralyne／ICG@poly(A)-MSN载体的pH和光响应释放行为研究

3．2．4 coralyne／ICG@poly(A)-MSN载体在细胞内的释放行为研究

3．2．5 coralyne／ICG@poly(A)-MSN载体的细胞毒性研究

3．3 结果与讨论

3．3．1 coralyne／ICG@poly(A)-MSN载体的设计原理

3．3．2 coralyne／ICG@poly(A)-MSN载体的制备、装载与表征

3．3．3 coralyne／ICG@poly(A)-MSN载体的pH和光响应释放行为研究

3．3．4 coralyne／ICG@poly(A)-MSN细胞内pH和光响应释放行为研究

3．3．5 coralyne／ICG@poly(A)-MSN载体的细胞毒性研究

3．4 小结

结论

参考文献

致谢

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