新型硅质体和基于介孔二氧化硅的功能性纳米载药系统的构建和性能研究

摘要

纳米药物载体主要利用纳米颗粒的小尺寸效应和高比表面效应改善药物的吸收和控制药物的释放，同时利用载体的屏蔽作用实现对药物的保护，与传统药物剂型相比，纳米药物具有被动靶向性、药效改善和生物安全性好等明显的优势。硅质体和介孔二氧化硅是当前重点研究的两种纳米药物载体，前者是一种类脂质体双分子层囊泡，具有超常的稳定性，用于载药基本不会发生药物泄露，后者是一种多孔二氧化硅纳米颗粒，高比表面积赋予其很强的载药能力，特殊的孔道结构适合进行药物控制释放。本论文的工作主要围绕硅质体和介孔二氧化硅展开，除了新型硅质体的设计，还进行了介孔二氧化硅的生物相容性修饰，以及一种用于诊疗一体化的酞菁桥连有序介孔有机硅材料的制各。主要内容如下:
　　一、通过原位还原法在硅质体表面沉积银纳米颗粒
　　设计了一种能够整合纳米银与药物载体功能的复合体系，开发出一种在硅质体表面负载纳米银的新方法，即“原位还原法”。首先制备出具有良好稳定性的硅质体悬浮液，并对其进行表征。之后，在硅质体悬浮液中加入硝酸银，使银离子吸附到硅质体表面，通过在溶液中原位还原使硅质体表面生成纳米银，通过透射电镜和扫描电镜可以看到大量的小粒径纳米银颗粒均匀分散到硅质体表面，形成的Ag@cerasome复合物悬液具有很好的稳定性，长期贮存粒径保持不变且纳米银颗粒之间不发生聚合。
　　二、氧化还原响应性硅质体用于肿瘤靶向药物递送
　　设计并合成了一种通过二硫键将三乙氧基硅头基和疏水性双链烷烃连接起来的硅质体膜材，并通过乙醇注入法制备了氧化还原响应性硅质体(RRCs)和负载化疗药物阿霉素的硅质体(DOX/RRCs)。新型硅质体被证明具有和脂质体类似的载药能力，同时具有更加突出的稳定性。此外，体外释药实验证实RRCs具有刺激响应性药物释放行为，在10 mM GSH存在下具有比传统硅质体（非氧化还原敏感性）更快的药物释放速率。为了进一步证实RRCs的氧化还原敏感性，测定了GSH存在下RRCs的粒径和形貌变化，发现加入GSH后孵育RRCs的水动力学尺寸随着时间的延长而增大，且在扫描电镜下观察到硅质体的形貌完整性受到破坏。细胞实验表明空白的RRCs具有很好的生物相容性;而DOX/RRCs对两种肿瘤细胞表现出与DOX相当的抗肿瘤效应。这种新型的氧化还原响应硅质体被证明是一种很好的肿瘤细胞靶向药物传递系统。
　　三、脂质双分子层包裹介孔二氧化硅纳米颗粒的制备和表征
　　本研究开发出一种制各脂质双分子层包裹介孔二氧化硅纳米颗粒（l-MSNs）的新方法。首先用一种实验室合成的有机硅前体对介孔二氧化硅(MSNs)进行疏水化修饰，之后通过薄膜水化法使有机硅尾部的疏水双链和磷脂分子的疏水双链发生疏水相互作用，从而在最外层组装了磷脂层。使用的磷脂材料有DPPC和DSPE-PEG2000，后者有利于提高材料的稳定性并帮助其在体内“隐身”。材料的制备通过TEM、DLS、氮气吸附、近红外光谱和热重分析等多种方法进行表征，证明脂质成功包覆且包裹量较为可观。最后，对MSNs与l-MSNs在悬浮稳定性、释药行为、溶血效应和非特异性蛋白吸附等方面进行了比较考察。实验结果表明l-MSNs具有更好的悬浮稳定性和血液相容性，放置不容易沉淀，与血细胞培养不会引起溶血，且几乎不吸附人血清白蛋白。此外，体外释药实验发现l-MSNs装载的DOX释放速率比MSNs中要慢，表现为持续释放，说明l-MSNs具有很好的药物缓释效果。由此可见，这种脂质双分子层包裹的介孔二氧化硅作为药物载体具有很好的潜力。
　　四、酞菁桥连有序介孔有机硅(PMO)纳米颗粒的制备及应用研究
　　以四羧基酞菁为起始原料，通过与3-氨丙基三乙氧基硅烷之间的酰胺键偶联，在一个酞菁环上连接了四个硅氧烷头基，得到了酞菁有机硅的前体。前体分子与TEOS一起以CTAB为模板剂共缩聚得到了酞菁有序介孔有机硅颗粒。通过实验证明锌酞菁PMO颗粒具有介孔材料的形貌和结构，在675 nm激光照射下通过活性氧捕获剂ABDA检测到有效的单线态氧生成。这种多孔材料具有酞菁的光学特性，包括荧光和光敏化产生单线态氧，还可以用于载药，并作为一种很有前途的肿瘤诊疗一体化试剂。

目录

声明

摘要

缩略词

第一章 绪论

1．1 纳米药物概述

1．2 脂质体

1．2．1 脂质体的发展

1．2．2 脂质体的原材料——脂质

1．2．3 脂质体的制备

1．2．4 上市脂质体

1．3 硅质体

1．4 介孔二氧化硅纳米颗粒(MSNs)

1．4．1 MSNs的合成

1．4．2 MSNs的生物相容性

1．4．3 MSNs的功能化及应用

1．4．4 MSNs的发展前景

1．5 有序介孔有机硅

1．6 总结与展望

1．7 论文研究的主要内容

参考文献

2．1 引言

2．2 实验试剂与仪器

2．2．1 实验试剂

2．2．2 仪器与材料

2．3 有机硅前体分子的合成

2．3．1 Lipid 1的合成

2．3．2 Lipid 2的合成

2．3．3 酞菁有机硅前体的合成

2．4 缓冲溶液的配置

2．5 表征方法

2．5．1 核磁共振波谱

2．5．2 质谱

2．5．3 紫外可见光谱

2．5．4 荧光光谱

2．5．5 红外光谱

2．5．6 动态光散射测粒径和表面电位

2．5．7 透射电子显微镜观察

2．5．8 扫描电子显微镜观察

2．6 药物浓度分析方法

2．7 小结

参考文献

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验试剂与仪器

3．2．2 空白硅质体的制备

3．2．3 原位还原法沉积形成纳米颗粒

3．3 结果与讨论

3．3．1 不同还原剂下Ag@cerasome的制备和物理表征

3．3．2 Ag@cerasome纳米结构的表面形貌和元素分析

3．3．3 尺寸分布和储存稳定性

3．3．4 Ag@cerasome纳米结构的紫外可见光谱分析

3．3．5 纳米银沉积的硅质体形貌稳定性

3．4 小结

参考文献

第四章 氧化还原响应性硅质体用于肿瘤靶向药物递送

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验试剂与仪器

4．2．2 空白硅质体的制备

4．2．3 载阿霉素硅质体的制备

4．2．4 药物包封率和载药量

4．2．5 硅质体的稳定性

4．2．6 硅质体体外药物释放实验

4．2．7 细胞CCK-8试验

4．3 结果与讨论

4．3．1 硅质体制备条件考察

4．3．2 硅质体的稳定性

4．3．3 刺激响应药物释放

4．3．4 抗肿瘤活性

4．4 小结

参考文献

第五章 脂质双分子层包裹介孔二氧化硅纳米颗粒的制备和表征

5．1 引言

5．2 实验部分

5．2．1 实验试剂与仪器

5．2．2 介孔二氧化硅的制备

5．2．3 介孔二氧化硅的疏水化修饰

5．2．4 脂质双分子层的包裹

5．2．5 颗粒表征

5．2．6 体外释药实验

5．2．7 溶血试验

5．2．8 人血清白蛋白吸附试验

5．3 结果与讨论

5．3．1 材料表征

5．3．2 药物释放行为

5．3．3 溶血试验

5．3．4 非特异性蛋白吸附

5．4 小结

参考文献

第六章 酞菁桥连有序介孔有机硅(PMO)纳米颗粒的制备及应用研究

6．1 引言

6．2 实验部分

6．2．1 试剂与仪器

6．2．2 PMO的制备

6．2．3 单线态氧生成检测

6．2．4 通过FRET效应检测DOX的释放

6．3 结果与讨论

6．3．1 PMO材料表征

6．3．2 单线态氧生成

6．3．3 利用FRET效应监控DOX的释放

6．4 小结

参考文献

7．1 论文总结

7．2 对后续工作的思考

附录

致谢

攻读博士学位期间获得的研究成果